数控机床主传动系统能耗监测系统设计

万碧+杨胜+任宇+许江永+王将宏

【摘 要】为了提高数控机床在设计和使用阶段的能耗效率需要机床能耗数据的支持，设计了数控机床主传动系统能耗监测系统，通过该系统可以得到相应的能耗信息。该方法通过实时监测机床总电源输入功率，从而在线获取机床的能量效率，同时通过功率信息识别出机床的运行状态，得到机床有效加工时间等信息。通过实验验证能实时的反映机床运行过程中的能耗信息，具有较广阔的应用前景。

【关键词】数控机床；功率；监测系统

0 引言

节能减排是我国重要的发展战略，机床为主体的机械加工系统量大面广，能量消耗巨大，对环境的污染相当严重，且能量效率低[1]，同时，大量研究表明，机床行业的节能潜力非常大[2-3]。

对机床的状态监视研究，以前主要集中在对机床加工过程监测方面，包括机床运行状态监测，刀具状态监测等方面，而对于机床运行过程中能耗状态监测相对比较少，主要原因是机床能耗源多，并且能耗构成复杂。随着绿色制造和可持续制造理念的广泛深入，对机床能耗状态和能量效率监测及评估受到了越来越多的重视[4]。无论是管理节能和技术节能都需要有生产现场的数据支持，只有基于现场数据才能做出正确的决策，才能对机床的能量效率进行准确的评价，进而进行节能优化。因此，对于机床运行能耗状态的实时监视显得尤为重要。

针对上述问题，本文基于机床功率平衡方程和能量损耗特性的数控机床能效监测方法设计了能耗监测系统。并基于Web实现了数控机床能耗监测系统的开发，该系统包括机床能耗状态实时监视、机床能量效率和能量利用率计算分析、设备利用率、设备运行率及设备运行利用率统计等功能。