[发明专利]一种数控机床排屑系统按需节能运行控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造业能耗、数控机床等领域，尤其涉及一种面向数控机床排屑系统按需节能运行控制方法及系统。

背景技术

全球气候变暖和碳排放法规在全球范围实施，都是迫使制造业节能的重要因素。电能作为机械车间生产过程的必要资源，减少其消耗不仅是为了降低生产运行成本，同时也是为了减少CO₂的排放。量大面广的机械车间能耗总量巨大，因而其能耗问题也日益受到重视，并被视为机械制造领域实现可持续发展必须解决的重要问题之一，机床和机床部件的节能降耗也成为降低整个车间能量消耗的必要研究途径。

目前，国内对机床和机床部件的节能研究已经有部分探索。例如ZL201210235799.3公开的发明名称为《一种机床节能型油温控制系统》，它提供了一种机床节能型油温控制系统，用于实现机床油温的有效控制从而提高液压油使用性能，并且将油液中交换出的热量进行回收再利用，降低了机床的能量消耗。ZL201110378244.X公开的发明名称为《一种节能机床》，它提供了在机床上设置微型发电机通过齿轮传动与主轴连接，可将主轴运动的部分能量通过微型发电机传导给蓄电池，以此将主轴的部分多余能耗保存下来供机床照明等辅助部件使用，达到机床节能的目的。ZL200810070302.0公开的发明名称为《一种数控机床相邻工步间空载运行时停机节能实施方法》，它提供一种数控机床相邻工步间空载运行时停机节能的实施方法，在加工前根据加工工艺获得主轴运行转速及数控机床编程时所确定的相邻工步间空载运行时间，并通过测试数据表和曲线拟和的方法计算相邻工步间实施停机节能后再启动的控制时间和节能百分比。当节能百分比为正数时，在数控程序中按控制时间嵌入该工步间停机指令和后续的再启动指令，达到节约机床能源的效果。ZL200910061412.5公开的发明名称为《一种无主轴机械变速箱节能机床》，提供一种将电机转子装配在机床主轴后端头，用变频调压技术控制卡盘的转矩与转速来节电。

综上所述，目前对于机床节能的研究主要针对机床整体按需运行的节能、机床主轴节能和机床液压油能量浪费的改善问题，对于机床众多的辅助部件如冷却系统、排屑/冲屑系统、照明系统、气压系统、油污分离系统和电柜风扇等均还没有比较成熟的节能降耗措施。目前大多数机械加工厂的机床配套排屑系统在一个班次的加工过程中处于长时间开启的状态，因而造成了不必要的能量浪费，并缺乏一定的措施对机床排屑系统进行按需运行的控制，而目前已有的上述专利并未涉及到机床排屑系统的按需节能运行控制。

发明内容

针对现有技术缺乏对机床排屑系统进行按需运行的控制，造成能量浪费之不足，本发明解决数控机床的排屑系统加工过程中长时间连续运行而导致能量浪费的问题，提供一种实现节能的数控机床排屑系统按需节能运行控制方法。

本发明还提供实现上述方法的数控机床排屑系统按需节能运行控制系统。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种数控机床排屑系统按需节能运行控制方法，利用CNC系统对数控机床的排屑系统进行控制，依次包括如下步骤：

1、确定参数种类并初始化：根据具体拟加工的产品和工艺，初始化设置加工工艺参数和排屑系统参数；

2、计算排屑系统按需运行时间节点：根据工艺参数计算排屑系统的优化运行时间节点；

3、排屑系统按需节能运行的实施：按照排屑系统的优化运行时间节点控制机床排屑系统的开启和关闭，达到节能优化的目的。

进一步，本发明还提供实现上述方法的数控机床排屑系统按需节能运行控制系统，是在数控机床的CNC系统嵌入参数输入模块、控制算法模块和控制实施模块；其中，

1）参数输入模块用于初始化设置工件加工工艺参数和排屑系统参数并进行基本解析；输入的参数包括排屑系统参数和工艺参数，其中排屑系统参数包含排屑速度v_p(kg/s)、排屑槽安全容纳值M₀(kg)和排屑槽内残留切屑残留量m'(kg)；工艺参数包含工步工时t_i(s)、工序工时T、工件材料密度ρ(kg/mm³)、工步数n和工件设计参数，并将工艺参数按工步进行解析获得每工步产生切屑的平均速率v_ci(kg/s)；

2）控制算法模块用于读取经过基本解析之后的参数并导入按需节能运行控制算法，控制算法计算得到结果之后激活控制实施模块；