伯特利数控 加工中心 钻攻中心

前言：

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、加工中心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加工中心工艺系统的能源消耗情况，尤其是CNC加工系统的能耗，需要在不同工艺参数下对CNC加工系统的能量使用情况和能源效率进行建模和分析，从而找出显著影响加工中心能耗的因素，并对其加以优化。文献[3-4]对加工中心不同种类的直接能耗状态进行了建模，并对加工SiC硬质A1合金的切削参数进行了优化，以获取的加工中心能耗和最长的刀具寿命。类似研究还表明，在制造能耗中，加工中心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%[3]。现代CNC加工中心在制造过程中，用于切削的能量仅占基础能耗的61%?69%[6]。为了提高加工中心能效，国内外学者针对不同加工材料，利用各种测试手段，建立了多种各有侧重的切削能耗和加工中心能效模型，提出了实用的增效工艺措施[;9]。

随着切削速度、进给量、刀具强度、加工中心刚度和耐磨涂层性能的提高，绿色制造技术更倾向于使用少切削液工艺和干式切削[1”11]。但在目前的技术条件下，加工硬质材料时，少切削液工艺是选择，而不宜使用干切削[12]。切削液的处理对环境存在着负面的影响[13]，并且散热效率还有待提高。研究表明，无切削液工艺因为省去了冷却润滑和污水处理系统，因此对能耗降低、水污染治理都会具有积极意义[14]。另一方面，对于干式切削能耗和加工中心能效特性与湿式切削之间的差异，目前国内外学术界还缺乏比较系统的认识和研究。因此，本文主要讨论CNC铣削工艺系统在干式切削加工条件下的主要工艺参数对加工中心能效指标的影响，以揭示干式切削工艺的单位加工中心能耗的能效特性。然后在实验数据基础上，利用响应曲面方法（response surface method，RSM)讨论CNC铣削过程中工艺参数对切削能耗和加工中心能效的影

响，找出能耗、能效的工艺参数。

1响应曲面方法

本文采用RSM研究分析不同切削参数变化给加工中心能耗带来的影响。RSM是利用一系列数学和统计学方法，对系统输人变量和响应变量之间的关系进行定量建模的方法[15]。通过RSM分析，可以定量描述同时变化的各输人变量对各响应变量的影响趋向，在变量空间中建立输人变量与响应变量之间的特性响应曲面[16]。通过回归方程建立响应曲面，可以找出的上升路径，得到一组使响应变量达到值的输人变量[1T18]。RSM除了用于对加工中心能耗的研究，还用于切削刀具寿命和润滑条件[|]的优化，并扩展应用于对加工表面粗糙度和切削力的响应预测[2”]。与多数传统的实验数据处理方法相比，RSM的优势在于其使用非线性回归模型去拟合响应曲面，能有效提局te型响应精度。