绿色制造高速加工能量模型范文

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1引言

绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的负面影响尽可能小，资源消耗尽可能少，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

制造业已成为创造人类财富的支柱产业，是人类社会物质文明和精神文明的基础；但是，另一方面，制造业在将制造资源转变为产品的制造过程中以及在产品的使用和处理过程中，消耗掉了大量人类社会有限的资源并对环境造成严重污染。有鉴于此，如何使制造业减少资源消耗和尽可能少地产生环境污染是当前制造业面临的重大课题。为此，制造业实施绿色制造已势在必行。

高速切削加工技术（HSM---HighSpeedMachining）由于符合高生产率、高加工精度和表面质量的特点而成为当代机械制造的一个重点发展领域，在航空、汽车、模具等领域都获得广泛应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。我国高速切削加工技术研究起步较晚，与国外相比还有很多差距，因此国家“十五”“十一五”重点领域技术预测研究和先进制造领域关键技术的分析论证，都将高速切削技术列为重大综合型项目和经济与社会发展急需技术项目之中。

鉴于此，建立高速加工能量模型具有比较深远的意义。通过建立能量模型，可以得出各个参数与能量之间的关系，进而优化工艺参数，降低能量的消耗。

2模型的建立

能量模型可表示如下：Pi=PL+Pc，Pi表示输入总功率，PL表示消耗总功率，Pc表示切削功率。切削加工的能量消耗特性的关键在于确定空载功率和切削功率特性。当机床处于空载状态时，消耗总功率即为空载功率；当机床处于负荷状态时，消耗总功率就要在原空载损耗的基础上，增加上机床机械传动系统和电动机的总消耗。

2.1直角车削时能量模型

直角车削的切削力可表示如下：

式中：Vo1-材料切除量，?茁-摩擦角，?覫-剪切角，?酌-前角，?子-剪切面上的剪切应力，h-剪切厚度，b-剪切宽度，v-速度

2.2铣削的能量模型

2.2.1直齿圆柱铣刀的能量模型

铣削时，铣刀刀齿给工件切削层施加一个切削力F，将切削力F分解为：主切削力Fc和垂直切削力FcN，由于只有主切削力做功，故能量模型只考虑主切削力。按照单位切削力计算的原理，主切削力可计算如下：Fc=kchb式中kc为单位切削力，h为切削厚度，b为切削宽度。单位切削力kc是随切削厚度变化的，切削厚度增大时，单位切削力减少，故kc=Chy式中，C为系数，取决于被加工金属和加工条件；y为指数，取决于工件材料，刀具磨损程度，铣削时，y=-0.2——-0.4。用直齿圆柱铣刀铣削时，某一刀齿上的主切削力Fci=kchibi=Chiyhibi（1）对于直齿圆柱铣刀的铣削，bi=B，h=fzsin?追x

式中：fz为每齿进给量，?追x为瞬时接触角，它是该刀齿所在位置与切入位置之间的夹角，将h和b之值代入（1），得

Fc1=CBfzy+1sin?追xy+1式中B-工件待切层宽度，?追1-所考虑刀齿的瞬时接触角

在同时有几个刀齿切削的情况下，主切削力之和为

3结论

本文给出几种加工的能量模型，在传统铣削力的基础上引入了能量的模型，但是能量的消耗与众多的因数有关，在分析能量模型的时候，还需要处理参数。