试论现代数控机床能耗特性

2015-02-26寇鹏德

橡塑技术与装备 2015年20期

关键词：传动系统数控机床损耗

寇鹏德

（武威职业学院，甘肃武威 733000）

试论现代数控机床能耗特性

寇鹏德

（武威职业学院，甘肃武威 733000）

现代数控机床在工作过程中，其能量的消耗量是比较大的，其规律及特性比较复杂。对现代的数控机床的能耗特性进行研究，最主要的目的是为了满足我国节能减排的工业发展需求，为了达到这一目的，本文将会简单分析和研究现代数控机床的能耗特性。

现代化；数控机床；能耗特性

1 研究现代数控机床能耗特性的重要性

当现代数控机床在为我国制造业发展作出极大贡献的同时，还消耗了大量的能源，排放了大量的废弃物，令我国自然生态环境受到了一定的影响和威胁。针对这一情况，我国政府还出台了关于“绿色制造”多种政策，为的就是能够让我国制造业可持续发展，最大程度地降低现代数控机床耗能后所产生废弃物对自然生态环境的影响。

根据相关部门的调查，全球制造行业的能耗占总能耗的40%，有些国家甚至高达45%，而我国的数控机床数量是全球第一，其能耗量更是十分巨大。所以，降低数控机床的能耗量不仅能够满足我国绿色生产的要求和计划，缓解自然生态环境所受到的负面影响，同时还可以降低企业的生产成本。

要降低现代数控机床的能耗量，首先要做的就是研究现代数控机床的能耗特性，才能够转变数控机床的能耗方式。

2 我国现代数控机床的节能现状

目前我国现代数控机床的节能方法主要是通过合理优化车间的布局，令能量能够重复利用，并合理安排生产任务，减少机床的空载能耗。而另一种技能技术，则是在设计数控机床的时候，选择节能型的设备和部件，在生产过程的各阶段都能够实现节能减排的目的。

和普通的机床比，现代数控机床的能源消耗是属于多源能耗特性。数控机床的能耗部件比较多，例如主轴电机、驱动器、液压系统元件等等都属于能耗部件，不同的能耗部件的能耗特征和能耗规律都不一样。在研究现代数控机床的能耗特性时，首先要从总体上分析数控机床的能耗特性，然后根据细分的不同损耗类型，分析不同能耗部件的能耗特性和能耗规律。

3 我国现代数控机床能耗特性分析以及研究

为了帮助我国学者对现代数控机床能够更科学地研究现代数控机床的能耗特性，我国在2010年十月份根据我国的现代数控机床的能耗现状，起草了ISO 14955-1，作为评估现代数控机床对环境的标准。为了对现代数控机床能耗特性进行深入全面的分析，我国多位学生建立了普通机床主传动系统的能耗模型，还对现代数控机床主传动系统的电机部分和机械传动部分建立了专门的能量模型，清楚地展示了数控机床主传动系统的空载功率与转速两者之间的二次函数关系。

我国现代数控机床能耗特性主要可以分为以下几部分：

（1）电机损坏。电机损耗是指数控机床电机本身的损耗，例如铁损、铜损等。

（2）液压系统损耗。在液压系统运行工作过程中主要有三种类型的损失，分别是容积损失、机械损失和液压损失。液压系统在运行过程中存在着各种泄露，令机床结构在运转时的流量时常小于油泵的输出流量。整个液压系统的总泄漏量同时也被称为整个工作系统得到容积损率。液压系统的泄露大多是由于存在着一定的压力导致的，所以一般都会出现液压能的损耗，把所损耗的压力转化成热能，令液压系统的温度升高。此外，当油液沿着管道流动时，产生一定的液压损失。液压损失可以分为两种，分别是沿程损失和局部损失。最后，液压系统的元件在进行相对运动时，零件之间的摩擦力也会引起能量损失，这种损失就是机械损失，油泵、油缸、油马达等等都会存在这种情况。除了机械损失，油泵、油缸、油马达还会发生容积损失，二管路和阀门中，常发生容积损失和液压损失。

（3）数控机床主传动系统的能耗特性。我国大部分现代数控机床的主传动系统已经选用先进的变频技术来实现机床主轴的无级变速，能够简化传统的机械传动方式。采用变频技术，不仅能够简化传统的变速机构，更重要的是还可以改变现代数控机床的能耗特性，通过选用相邻步间空载运行，达到节能目的，能够有效避免数控机床长期处于空载的运行状态。但是值得注意的是，在选用变频调速的主传动系统时，要注意频率的变化对电机铁损的影响，在计算过程中不能够简单地选择一个常量进行计算，否则会令计算结果出现较大的误差。