机床加工能耗实时监测系统的设计与实现

发布时间：2023-02-14 16:45

　　机床是工业生产制造的平台,同时也是加工过程能耗的主体。因此,对机床能耗特性进行监测分析,并探寻有效的机床运行节能方法,是实现可持续制造的必要条件之一。为此,本文以机床加工过程能耗监测为研究对象,设计开发了一种机床加工能耗实时监测系统,可实现对机床主要耗能部件和加工过程能耗进行实时监测,并进行了应用验证。论文的主要工作包括:(1)针对数控机床加工过程能耗特性和实时信号采集的需求,对机床加工能耗实时监测系统进行了总体方案设计、硬件选择设计以及电路设计,搭建了具备上位机信息交互单元和下位机信息采集单元的监测系统硬件工作平台。(2)在搭建监测系统硬件工作平台的基础上,结合各功能模块设计,进行了监测系统的软件设计开发。其中,对下位机进行配置开发了信号采集和数据传输两个功能模块,在上位机编程软件平台开发了具有数据显示、数据存储和远程控制功能的人机交互软件。(3)通过对数控铣床加工过程各阶段的能耗测定,验证了所开发机床加工能耗实时监测系统的可行性,进而应用该系统,对变工艺参数下的数控铣床主传动系统能耗、切削能耗、加工过程总能耗等进行了测试分析,探讨了切削用量和冷却润滑条件等对机床加工过程能耗的影响,...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状与分析
        1.2.1 机床能耗模型
        1.2.2 机床能耗监测
        1.2.3 机床节能方法
    1.3 论文的研究内容与思路
第二章 机床加工能耗实时监测系统硬件设计
    2.1 机床加工过程能耗模型
        2.1.1 机床能耗部件组成分析
        2.1.2 机床加工过程功率平衡方程
    2.2 监测系统总体方案设计
        2.2.1 监测系统的工作原理设计
        2.2.2 监测系统的设计目标和要求
        2.2.3 监测系统的功能结构设计
    2.3 系统硬件的选择设计
        2.3.1 传感器的选择
        2.3.2 上位机的选择
        2.3.3 下位机的选择
    2.4 系统硬件电路设计
        2.4.1 晶振电路设计
        2.4.2 板间连接电路设计
    2.5 本章小结
第三章 机床加工能耗实时监测系统软件开发
    3.1 监测系统的软件功能设计
    3.2 下位机信号采集软件开发
    3.3 数据传输模块软件开发
        3.3.1 串行总线协议选择
        3.3.2 上位机总线驱动开发
        3.3.3 下位机总线驱动开发
        3.3.4 数据传输模块功能实现
    3.4 上位机人机交互软件开发
        3.4.1 数据显示模块开发
        3.4.2 数据存储模块开发
        3.4.3 远程控制模块开发
    3.5 本章小结
第四章 机床加工能耗实时监测系统的测试验证与应用
    4.1 机床加工过程能量平衡方程
    4.2 机床加工能耗实时监测系统的测试验证
        4.2.1 试验方案设计
        4.2.2 测试结果与分析
    4.3 机床加工过程能耗试验与分析
        4.3.1 主传动系统能耗试验与分析
        4.3.2 切削能耗试验与分析
        4.3.3 加工过程总能耗数据分析
        4.3.4 润滑条件下能耗试验与分析
        4.3.5 机床加工能效提升策略
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3742637