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1引言

綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響盡可能小，資源消耗盡可能少，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。

制造業(yè)已成為創(chuàng)造人類財(cái)富的支柱產(chǎn)業(yè)，是人類社會(huì)物質(zhì)文明和精神文明的基礎(chǔ)；但是，另一方面，制造業(yè)在將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的制造過程中以及在產(chǎn)品的使用和處理過程中，消耗掉了大量人類社會(huì)有限的資源并對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。有鑒于此，如何使制造業(yè)減少資源消耗和盡可能少地產(chǎn)生環(huán)境污染是當(dāng)前制造業(yè)面臨的重大課題。為此，制造業(yè)實(shí)施綠色制造已勢(shì)在必行。

高速切削加工技術(shù)（HSM---HighSpeedMachining）由于符合高生產(chǎn)率、高加工精度和表面質(zhì)量的特點(diǎn)而成為當(dāng)代機(jī)械制造的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，在航空、汽車、模具等領(lǐng)域都獲得廣泛應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)高速切削加工技術(shù)研究起步較晚，與國(guó)外相比還有很多差距，因此國(guó)家“十五”“十一五”重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)預(yù)測(cè)研究和先進(jìn)制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的分析論證，都將高速切削技術(shù)列為重大綜合型項(xiàng)目和經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展急需技術(shù)項(xiàng)目之中。

鑒于此，建立高速加工能量模型具有比較深遠(yuǎn)的意義。通過建立能量模型，可以得出各個(gè)參數(shù)與能量之間的關(guān)系，進(jìn)而優(yōu)化工藝參數(shù)，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表示輸入總功率，PL表示消耗總功率，Pc表示切削功率。切削加工的能量消耗特性的關(guān)鍵在于確定空載功率和切削功率特性。當(dāng)機(jī)床處于空載狀態(tài)時(shí)，消耗總功率即為空載功率；當(dāng)機(jī)床處于負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，消耗總功率就要在原空載損耗的基礎(chǔ)上，增加上機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)的總消耗。

2.1直角車削時(shí)能量模型

直角車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-剪切面上的剪切應(yīng)力，h-剪切厚度，b-剪切寬度，v-速度

2.2銑削的能量模型

2.2.1直齒圓柱銑刀的能量模型

銑削時(shí)，銑刀刀齒給工件切削層施加一個(gè)切削力F，將切削力F分解為：主切削力Fc和垂直切削力FcN，由于只有主切削力做功，故能量模型只考慮主切削力。按照單位切削力計(jì)算的原理，主切削力可計(jì)算如下：Fc=kchb式中kc為單位切削力，h為切削厚度，b為切削寬度。單位切削力kc是隨切削厚度變化的，切削厚度增大時(shí)，單位切削力減少，故kc=Chy式中，C為系數(shù)，取決于被加工金屬和加工條件；y為指數(shù)，取決于工件材料，刀具磨損程度，銑削時(shí)，y=-0.2——-0.4。用直齒圓柱銑刀銑削時(shí)，某一刀齒上的主切削力Fci=kchibi=Chiyhibi（1）對(duì)于直齒圓柱銑刀的銑削，bi=B，h=fzsin?追x

式中：fz為每齒進(jìn)給量，?追x為瞬時(shí)接觸角，它是該刀齒所在位置與切入位置之間的夾角，將h和b之值代入（1），得

Fc1=CBfzy+1sin?追xy+1式中B-工件待切層寬度，?追1-所考慮刀齒的瞬時(shí)接觸角

在同時(shí)有幾個(gè)刀齒切削的情況下，主切削力之和為

3結(jié)論

本文給出幾種加工的能量模型，在傳統(tǒng)銑削力的基礎(chǔ)上引入了能量的模型，但是能量的消耗與眾多的因數(shù)有關(guān)，在分析能量模型的時(shí)候，還需要處理參數(shù)。