伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心
前言：
在材料和現(xiàn)有制造工藝、裝備都沒有根本性變革的情況下，在制造過程中對工藝設計、加工中心參數(shù)和刀具路徑進行優(yōu)化，能夠有效地降低產(chǎn)品的制造能耗，更經(jīng)濟地實現(xiàn)綠色、可持續(xù)制造[1_2]。為了全面了解和評估加工中心工藝系統(tǒng)的能源消耗情況，尤其是cnc加工系統(tǒng)的能耗，需要在不同工藝參數(shù)下對cnc加工系統(tǒng)的能量使用情況和能源效率進行建模和分析，從而找出顯著影響加工中心能耗的因素，并對其加以優(yōu)化。文獻[3-4]對加工中心不同種類的直接能耗狀態(tài)進行了建模，并對加工sic硬質(zhì)a1合金的切削參數(shù)進行了優(yōu)化，以獲取低的加工中心能耗和長的刀具壽命。類似研究還表明，在制造能耗中，加工中心基礎能耗占總能耗的比例，隨著制造精度、復雜程度和物流強度的提高而上升，從51.9%上升到85_2%[3]?，F(xiàn)代cnc加工中心在制造過程中，用于切削的能量僅占基礎能耗的61%?69%[6]。為了提高加工中心能效，國內(nèi)外學者針對不同加工材料，利用各種測試手段，建立了多種各有側重的切削能耗和加工中心能效模型，提出了實用的增效工藝措施[;9]。
隨著切削速度、進給量、刀具強度、加工中心剛度和耐磨涂層性能的提高，綠色制造技術更傾向于使用少切削液工藝和干式切削[1”11]。但在目前的技術條件下，加工硬質(zhì)材料時，少切削液工藝是選擇，而不宜使用干切削[12]。切削液的處理對環(huán)境存在著負面的影響[13]，并且散熱效率還有待提高。研究表明，無切削液工藝因為省去了冷卻潤滑和污水處理系統(tǒng)，因此對能耗降低、水污染治理都會具有積極意義[14]。另一方面，對于干式切削能耗和加工中心能效特性與濕式切削之間的差異，目前國內(nèi)外學術界還缺乏比較系統(tǒng)的認識和研究。因此，本文主要討論cnc銑削工藝系統(tǒng)在干式切削加工條件下的主要工藝參數(shù)對加工中心能效指標的影響，以揭示干式切削工藝的單位加工中心能耗的能效特性。然后在實驗數(shù)據(jù)基礎上，利用響應曲面方法（response surface method，rsm)討論cnc銑削過程中工藝參數(shù)對切削能耗和加工中心能效的影
響，找出能耗低、能效高的工藝參數(shù)。
1響應曲面方法
本文采用rsm研究分析不同切削參數(shù)變化給加工中心能耗帶來的影響。rsm是利用一系列數(shù)學和統(tǒng)計學方法，對系統(tǒng)輸人變量和響應變量之間的關系進行定量建模的方法[15]。通過rsm分析，可以定量描述同時變化的各輸人變量對各響應變量的影響趨向，在變量空間中建立輸人變量與響應變量之間的特性響應曲面[16]。通過回歸方程建立響應曲面，可以找出的上升路徑，得到一組使響應變量達到值的輸人變量[1t18]。rsm除了用于對加工中心能耗的研究，還用于切削刀具壽命和潤滑條件[|]的優(yōu)化，并擴展應用于對加工表面粗糙度和切削力的響應預測[2”]。與多數(shù)傳統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)處理方法相比，rsm的優(yōu)勢在于其使用非線性回歸模型去擬合響應曲面，能有效提局te型響應精度。