近日，重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了精密機(jī)床熱控制(TC)過(guò)程與材料去除(MR)過(guò)程的耦合關(guān)系。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，兩個(gè)功能過(guò)程的耦合關(guān)系可以通過(guò)影響機(jī)床的熱平衡特性和能量特性來(lái)影響加工精度和能量效率。這項(xiàng)研究可以在2022年4月29日的《機(jī)械工程前沿》雜志上找到。

隨著機(jī)床在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，機(jī)床能耗一直是綠色低碳制造的研究熱點(diǎn)和前沿。然而，以往的研究?jī)H僅將MR能量視為有用的能量消耗，而忽略了TC為維持內(nèi)部熱穩(wěn)定性和加工精度而消耗的有用能量。在追求高能效和高精度加工的過(guò)程中，應(yīng)更加關(guān)注TC的能耗以及MR與TC的耦合關(guān)系。因此，本研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)理論建模和實(shí)驗(yàn)分析，探索了兩個(gè)功能過(guò)程之間的耦合關(guān)系。精密機(jī)床的MR是一個(gè)增值過(guò)程，隨著MR功率的增加，能量特性會(huì)發(fā)生變化，MR產(chǎn)生的熱量也會(huì)同步增加。為了保證熱平衡狀態(tài)，TC會(huì)消耗巨大的能量來(lái)帶走M(jìn)R產(chǎn)生的大部分熱量。

傳統(tǒng)研究致力于提高與MR相關(guān)的切割能效。但隨著機(jī)床的日益精密化和機(jī)床用戶對(duì)加工質(zhì)量的要求越來(lái)越高，與熱平衡狀態(tài)密切相關(guān)的加工精度已成為評(píng)價(jià)機(jī)床加工性能的重要指標(biāo)。“能效與加工精度存在明顯的不匹配，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能與精密加工協(xié)同是未來(lái)提高精密數(shù)控機(jī)床加工性能的重點(diǎn)研究項(xiàng)目，”曹華軍教授說(shuō)，該研究的作者。

曹華軍教授的研究團(tuán)隊(duì)是中國(guó)研究綠色制造的先驅(qū)研究團(tuán)隊(duì)之一。該團(tuán)隊(duì)在金屬切削機(jī)床的綠色設(shè)計(jì)與節(jié)能技術(shù)、制造系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模與碳效率評(píng)價(jià)方法、精密機(jī)床的熱平衡控制與熱誤差補(bǔ)償?shù)确矫孢M(jìn)行了廣泛的研究。

“探索材料去除與熱控制之間的耦合關(guān)系是提高精密機(jī)床加工性能的第一步，目前只是從定性的角度來(lái)看，”曹教授說(shuō)。“未來(lái)，我們將繼續(xù)研究受MR和TC影響的‘機(jī)電-熱’耦合機(jī)制，該工作可為機(jī)床實(shí)現(xiàn)高效精密加工目標(biāo)提供理論支持，促進(jìn)精密機(jī)床的綠色低碳發(fā)展。”

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