机械加工工艺过程能量需求分解

2017-07-27 15:02  文章来源: 卷圆机-卷板机-卷管机www.jnhcqb.com

根据功率与能量需求特性的差异,将机械加工工艺过程分解为一系列具有先后顺序的机械加工工艺活动与活动转移,因此可将复杂的机械加工工艺过程能量需求模型构建问题分解为两个子问题:活动能量需求建模和活动转移能量需求建模。如图所示,机械加工工艺过程分解为个活动,每两个相邻的活动之间都存在一个活动转移,因此共存在个活动转移。分解得到的个活动与《个活动转移是分别研究机械加工工艺过程的活动能量需求和活动转移能量需求的基础。由前文分析可知,机械加工工艺活动对应的功率一般较为稳定,但是每个活动的能量需求又是由多个子动作的能量需求构成,如根据节内容分析可知,“向快速定位”活动的能量需求由维持机床基本模块运行所需的能量、主轴电机维持主轴旋转的所需的能量以及轴和轴进给电机维持快速定位所需的能量构成;若“向快速定位”活动执行前,喷切削液辅助动作处于执行状态,那么“向快速定位”活动的能量需求则是由维持机床基本模块运行所需的能量、主轴电机维持主轴旋转的所需的能量、轴和轴进给电机维持快速定位所需的能量构成以及切削液泵维持喷切削液动作所需的能量构成。
由上述分析可知,活动的能量需求并不是固定的,即使同一种活动其能量需求也是动态变化的,活动能量需求与该活动发生之时的机床状态以及当前活动的类型和能量参数有关,因此需要综合分析工艺过程中运行状态的变化及活动间的相互影响,确定每一个活动与基本动作要素的关系,进一步确定每个活动的能量需求以及机械加工工艺过程活动总能量需求活动转移对应的功率在短时间内发生急剧变化,出现功率峰值现象;相比于活动持续时间,活动转移的持续时间较短,但是活动转移对应的峰值功率较大,并且活动转移在机械加工工艺过程中频繁出现,因此活动转移所引起的能量需求是显著的;若工艺过程中包含《个活动,则对应活动转移的数量为《个,活动转移的能量需求是机械加工工艺过程能量需求的重要组成部分。活动转移的能量需求也是由多个动作要素的能量需求构成的,
如图中活动“执行待机”和“旋转主轴”之间对应的活动转移为主轴加速,主轴加速过程的能量需求是由维持机床基本模块运行所需的能量、主轴电机克服主轴系统等效摩擦力做功所需的能量以及主轴电机克服主轴系统转动惯量使主轴加速所需的能量构成;与活动能量需求类似,主轴加速活动转移执行的同时,喷切削液、自动排屑等辅助动作要素也可能同时处于执行状态,那么“主轴加速”活动转移的能量需求则在原来的基础上进一步增大,增加的部分为切削液系为维持喷切削液动作运行所需的能量以及排屑电机为维持自动排屑动作运行所需的能量。由上述分析可知,活动转移的能量需求不是固定的,即使同一种活动转移其能量需求也是动态变化的,活动转移能量需求与该活动转移发生之时的机床状态以及当前活动转移类型及相关能量参数有关。
因此需要综合分析工艺过程中活动转移对应的运行状态变化及当前活动转移的能量特性,并确定每个活动转移执行过程的支撑动作要素数量及类型,进而确定每个活动转移能量需求以及工艺过程的活动转移总能量需求(如图。图中显示了能量视角下机械加工工艺过程的分解结果:活动与活动转移;中活动能量需求与中的活动转移能量需求共同构成机械加工工艺全过程的能量需求。活动和活动转移的功率及能量需求特性差异大因此在后续章节中采用适应各自能量需求特性的方法对活动和活动转移的能量需求分别进行建模从而实现机械加工工艺全过程的能量需求模型构建。
工艺能量需求特性分析与需求分解为后续研究奠定基础。本章内容与后续章节间的关系如图所示,首先分析机械加工工艺过程的能量需求特性,根据能量需求特性的差异,将工艺过程分解为机械加工工艺活动和活动转移,实现工艺过程能量需求分解,(对应第章内容接着通过“机械加工工艺活动能量需求建模”对应第章内容)和“机械加工工艺活动转移能量需求建模”(对应第章内容)分别建立活动和活动转移的能量需求模型,共同构成机械加工工艺全过程能量需求模型;最后研究从数控程序与毛述几何信息中自动分析提取得到活动和活动转移能量需求计算所需参数的方法,并将能量计算参数传递至活动活动转移能量需求模型中,从而实现工艺牲
 



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