吕景祥,唐任仲,郑 军

(1.长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西 西安 710064；2.浙江大学 工业与系统工程系，浙江 杭州 310027；3.浙江科技学院 机械与汽车工程学院，浙江 杭州 310023)

0 引言

制造业在给我国创造巨大财富的同时，消耗了大量的资源和能量，环境污染和能源短缺已经成为当前社会面临的重要问题。2015年5月8日，国务院印发的《中国制造2025》将“绿色制造”列入五大工程之一，指出到2025年，主要产品单耗要达到世界先进水平[1]。机械加工是零件成形的重要方法之一，在制造业中广泛应用，在创造大量的就业机会和财富的同时消耗了巨大的能量，而且能效低下，平均不足30%[2]，例如GUTOWSKI测试了丰田汽车生产线的机械加工能耗，发现其能效最高仅为14.8%[3]。因此，减少机械加工能耗，实现机床高效低碳运行的需求十分迫切。

降低零件机械加工能耗的前提是准确预测该过程的能耗，近年来学者们围绕机械加工尤其是数控加工能耗建模开展了大量研究。国内He等[4]提出通过解析数控程序预测机械加工能耗的流程和方法;Jia等[5]通过分析机床运动，提出一种基于动素的机械加工工艺过程能量需求建模方法;刘飞等[6]建立了机床机电主传动系统启动、空载、加工和间停各时段的简化能量模型，将各时段能耗相加得到机床服役过程的主轴能耗。国际上，Kara等[7]通过开展大量实验验证了材料单位体积切削能与材料去除速率成反比；Mori等[8]认为机械加工过程的能耗等于基本能耗、空运行能耗和主轴定位能耗之和，在此基础上，Balogun等[9]进一步考虑了机床喷冷却液和去除材料的能耗，建立了基本状态、准备状态和加工状态能耗的数学模型。……