[发明专利]一种基于实时电量的数控机床主传动系统能耗和时间信息获取方法

摘要

本发明提出了一种基于实时电量的数控机床主传动系统能耗和时间信息获取方法，该方法根据所建立的数控机床加工过程中主传动系统能耗增量数学模型，以及前期通过实验获取载荷损耗系数和空载能耗增量与转速的拟合函数，仅需实时采集数控机床主传动系统主轴电机的输入端电量，以及在数控机床运行状态判断过程中采集主轴转速，对电量和转速数据分析处理后，就能准确的判断数控机床的运行状态，得到有效加工时间和使用已建立的数学模型算出加工有效能耗，最终计算出能量效率以及加工时间效率等信息。该方法可以直接用于数控机床能耗监控、加工过程能效评估、能耗管理系统等应用中，并且可以应用到数控机床节能技术研究中，具有较广阔的应用前景。

主权项

一种基于实时电量的数控机床主传动系统能耗和时间信息获取方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)获取能耗数学模型所需要的基础参数与基础函数：空载能耗增量ΔEu、载荷损耗系数a、b及机床空载能耗增量ΔEux(ΔE表示在采样周期T时间段内的用电量)与主轴转速n的拟合函数ΔEux＝f(n)；2)实时采集数控机床主传动系统的输入电量Ein，将实时采集的两组相邻数据相减得到电量差ΔEin，ΔEin为主传动系统在实时采样周期T时间段内的能耗增量；3)通过转速传感器采集主轴转速n，结合主轴电机能耗增量ΔEin特性与拟合函数ΔEux＝f(n)实现在线识别主传动系统运行状态，并得到空载阶段的能耗增量ΔEu、主轴开启时间Trun以及有效加工时间Twork；4)将ΔEin、ΔEu、a、b代入公式：ΔEc=-(1+b)+(1+b)2+4a(ΔEin-ΔEu)/T2a/T;]]>通过上式计算得到加工阶段切削能耗增量ΔEc；5)将加工过程中计算出来的所有切削能耗增量ΔEc相加得到总的切削能耗，即切削能耗k为加工阶段切削能耗增量ΔEc的总数；6)根据前面的数据，计算主传动系统的能耗效率以及时间效率，计算公式如下：ηeff=EcEine-Eins,ηwork=TworkTrun;]]>其中，Eins为主轴电机停机时采集的电量值，Eins为主轴电机开启时采集的电量值。