[发明专利]一种基于NC代码的数控车床加工工件能耗获取方法

权利要求书

1.一种基于NC代码的数控车床加工工件能耗获取方法，其特征在于，首先，对数控车床加工工件的NC代码进行解析，包括NC代码读取模块和NC代码分析模块；然后，结合数控车床各耗能部件的能耗特征，分别建立各耗能部件的能耗模型，并通过实验获取各耗能部件的基础功率数据；最后，将上述NC代码解析获取的各耗能部件的运行状态参数以及各耗能部件基础功率数据信息输入到数控车床的各耗能部件的能耗模型中，即可获得数控车床各耗能部件的能耗以及加工工件能耗；具体步骤包括：

1）数控车床加工工件NC代码的解析：数控车床加工工件NC代码的解析过程包括了NC代码读取模块和NC代码分析模块，通过解析获得该NC代码对应数控车床机床各耗能部件的运行状态参数；

2）数控车床各耗能部件能耗模型的建立及基础功率数据获取：将数控车床的主要耗能部件分解为主轴电机、进给电机、冷却系统电机以及由风扇和伺服系统等组成的维持基本运行状态的基础性耗能部件；基于上述分解的数控车床的各耗能部件特征，建立相应的能耗模型；并通过实验获取各耗能部件的基础功率数据；

3）数控车床加工工件能耗的获取：将上述由数控车床加工工件的NC代码解析获取的各耗能部件的运行状态参数，输入数控车床各耗能部件的能耗模型中，获得数控车床各耗能部件的能耗，再通过求和获取数控车床加工工件能耗。

2.根据权利要求1所述的基于NC代码的数控车床加工工件能耗获取方法，其特征在于，所述步骤1）中NC代码读取模块用于数控车床加工工件的NC代码的信息读取；首先，将数控车床加工工件的NC代码文件按行读入计算机，并以一维字符串数组的形式存到计算机存储空间中；再按顺序读取一维字符串数组，以“空格符”为分割符将获得的各行NC代码划分成多个代码块，如G代码块、M代码块、S代码块、F代码块、X代码块和Z代码块，并以二维数组的形式存储到计算机。

3.根据权利要求1所述的基于NC代码的数控车床加工工件能耗获取方法，其特征在于，所述步骤1）中NC代码分析模块用于分析数控车床加工工件NC代码对应的数控车床各耗能部件的运行状态参数，主要包括三个步骤，首先按顺序读取NC代码读取模块获得的二维数组，在数控车床加工工件NC代码与数控车床耗能部件的关系数据库里查找各行分割后的代码块即G代码块、M代码块、S代码块、F代码块、X代码块和Z代码块，获得每个代码块对应的数控车床耗能部件的运行状态；然后基于各行NC代码的G、X、Z、F代码块信息，根据G代码提取不同的计算规则如直线插补计算规则、圆弧插补计算规则以及特殊循环计算规则，计算每行NC代码的加工时间。

4.根据权利要求1所述的基于NC代码的数控加工工件能耗获取方法，其特征在于，所述步骤2）中，建立的数控车床各耗能部件能耗模型为：

主轴电机能耗模型：

进给电机能耗模型：

冷却系统电机能耗模型：E_冷却=p_冷却·(t_冷开-t_冷关)；

基础性耗能部件能耗模型：E_固定=(p_伺服+p_风扇)·(t_结束-t_开始)。

5.根据权利要求1所述的基于NC代码的数控车床加工工件能耗获取方法，其特征在于，所述步骤2）中基础功率数据主要包括主轴电机空载功率p_m、进给电机功率p_i、冷却系统电机功率p_冷却，风扇电机功率p_风扇，伺服系统功率p_伺服；通过实验获取上述基础功率数据操作步骤如下：

①对冷却系统电机功率p_冷却、风扇电机功率p_风扇、伺服系统功率p_伺服等恒定功率，分别在电机输入端安装功率传感器，启动相应的耗能部件到稳定运行状态后，记录相应的功率值；

②主轴电机空载功率p_m和进给电机的功率p_X轴和p_Z轴取决于主轴转速和进给速度；对主轴电机空载功率数据，首先根据转速范围设定一系列转速，采集设定转速的空载功率数据，形成转速-功率数据表；对进给电机的功率p_i数据的采集过程类似。