赵 刚 王 强 阮 丹 张学豪

武汉科技大学，武汉，430081



基于工艺参数响应曲面的干式铣削机床能效分析

赵 刚 王 强 阮 丹 张学豪

武汉科技大学，武汉，430081

针对干式切削加工能耗相对较高的问题，通过对数控铣床干切削加工过程的实时功率进行数据采集，采用响应曲面方法描述和分析了数控铣削加工各主要工艺参数与单位切削能耗和机床能效之间的定量关系。通过工艺参数对单位切削能耗和单位机床能耗的响应曲面及降维平面进行了分析，结果表明，增大工艺参数和材料去除率对于提升机床能效具有积极作用。此外，降低机床基础能耗占比、提高切削能耗占比，能有效提高干式切削机床能效。

响应曲面方法；工艺参数；机床能效；干式铣削；二次回归方程

0 引言

在材料和现有制造工艺、装备都没有根本性变革的情况下，在制造过程中对工艺设计、机床参数和刀具路径进行优化，能够有效地降低产品的制造能耗，更经济地实现绿色、可持续制造[1-2]。为了全面了解和评估机床工艺系统的能源消耗情况，尤其是数控加工系统的能耗，需要在不同工艺参数下对数控加工系统的能量使用情况和能源效率进行建模和分析，从而找出显著影响机床能耗的因素，并对其加以优化。文献[3-4]对机床不同种类的直接能耗状态进行了建模，并对加工SiC硬质AI合金的切削参数进行了优化，以获取最低的机床能耗和最长的刀具寿命。类似研究还表明，在制造能耗中，机床基础能耗占总能耗的比例，随着制造精度、复杂程度和物流强度的提高而上升，从51.9%上升到85.2%[5]。……