【正文】 nd air cutting, pair, ponent。 Energy Consumption Reduction。 Choi, S.。 Dornfeld, D. (2020): Efficient Tool Paths and Part Orientation for Face Milling, in: Annals of the CIRP, Vol. 53, No. 1, pp. 7376. [5] Diaz, N.。 Hideta, M.。 eScholarship為加州大學(xué)和全球?qū)W者提供了一個可開放存取的空間和學(xué)術(shù)出版服務(wù)。消費品在其使用期中被其使用階段所支配，這些消費品包括燈泡、計算機(jī)、冰箱和汽車等這些被廣泛使用的日常用品。因此一個投入 —— 產(chǎn)出生命周期評估是不具體設(shè)計特定的產(chǎn)品的。 本文涉及到材料去除率對能源消 耗 的影響 。 在之前的實驗中，是通過不同的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、 每齒進(jìn)給量 和 刀具類型 來分析切削低碳鋼 AISI 1018鋼 時能耗的變化 [5]。 切口是在長度為 101毫米的 1018鋼件上用直徑為 8毫米的立銑刀以 2毫米的切削深度沿著 Y 軸方向進(jìn)行切削。 圖形在材料去除率近于為 75立方毫米每秒的時候呈一個微微的拋物線形式變化。用直徑為 8mm，兩齒的無涂層硬質(zhì)合金立銑刀和錫涂層兩齒硬質(zhì)合金立銑刀在同樣的開槽切削條件（切削寬度為）。 圖 3：用 2號刀具在不同材料去除率是的能耗和電耗 17 能耗與加工時間之間的平衡關(guān)系 機(jī)床的能耗取決 于電能消耗 P avg和加工時間 Δ t，如公式（ 1）所示。 )1(** 21p ?? ??? pp a irav gav g (4) 如果空切電能消耗量的相對比率用下式表示： ppavgairiii ?? (5) 系數(shù) i 為 1或 2分別代表方案 1和方案 2，不等式（ 6）為方案 2比方案 1節(jié)能必須滿足的條件。 方案（ 1）是最基本的一種方案，方案（ 2）是為了減少加工時間而增加了材料去除率。 隨著材料去除率 的提高， 雖然電力需求增加 ，但是 負(fù)荷能耗仍然大幅下降。 15 圖 1：用（ 2）號刀具切削 1080鋼的能耗 圖 2為精森 NV1500 DCG 立式加工中心用 1~3三 把刀具切削所消耗的功率。 刀具 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 排屑量 材料去除率 轉(zhuǎn) /每分鐘 毫米 /每分鐘 毫米 /每齒 立方毫米 /每秒 1 5426 330 1183 2 7060 430 . 14108 3 7060 860 29215 表 1：切削寬度工藝參數(shù)實驗 在進(jìn)行每個切削寬度的切削能耗的測量之前，所測量的能耗是在機(jī)床空切狀態(tài)下，也就是機(jī)床在不切削材料時進(jìn)行測量的。 寬度切削實驗 考慮到因改變道具類型而造成能源節(jié)省，這個實驗項目主要集中于不同的材料切除率。 因為我們的主要興趣是能耗產(chǎn)品制造 ，對電力需求和加工時間之間的平衡的分析證實了因提高材料去除率而增加的負(fù)載并不會增加總能耗。這次用于分析的機(jī)床型號是 日本森精 NV1500 DCG，相對于大型加工中心來說這是一臺微型加工中心，機(jī)功率相對較低。本研究提供了一個預(yù)測產(chǎn)品的生產(chǎn)過程的電能消耗的方法，其目的是為了 消除 產(chǎn)品的生產(chǎn) 對環(huán)境的影響 。 大衛(wèi) 美國 加州大學(xué)伯克利分校 制造與可持續(xù)性發(fā)展實驗室 摘要 ： 機(jī)床因其生產(chǎn)生活功能被而被廣泛的運用，因此，在運用的過程中消耗了大量的寶貴的自然資源，帶來了很多有害的污染， 本研究回顧了銑削機(jī)床 在使用過程中的能量特征和降低能耗的一些策略。 南西 ， 加州大學(xué)伯克利分校 多費爾德 nissen, S.。 Yasui, Y.。 Jayanathan, S.。 中文 5140 字 畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯 課題名稱 系 別 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動化 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 1 Laboratory for Manufacturing and Sustainability UC Berkeley Title: Energy Consumption Characterization and Reduction Strategies for Milling Machine Tool Use Author: Diaz, Nancy, University of California, Berkeley Dornfeld, David, UC Berkeley Publication Date: 05042020 Series: Green Manufacturing and Sustainable Manufacturing Partnership Publication Info: Green Manufacturing and Sustainable Manufacturing Partnership, Laboratory for Manufacturing and Sustainability, UC Berkeley Permalink: Keywords: Green Machine Tools。 Chen, Y.。 Kong, D.。 Dornfeld, D.。 大衛(wèi) ， 伯克利大學(xué) 出版日期： 2020年 04月 05日 系列： 綠色制造與可持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)系 出版信息 ： 綠色制造與可持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)系 ， 加州大學(xué)伯克利分校 制造與可持續(xù)性發(fā)展實驗室 永久鏈接 ： 關(guān)鍵詞 ： 綠色機(jī)床 ， 降低能耗 ， 能量的特征 摘要 ： 機(jī)床因其生產(chǎn)生活功能被而被廣泛的運用，因此，在運用的過程中消耗了大量的寶貴的自然資源，帶來了很多有害的污染， 本研究回顧了銑削機(jī) 床 在使用過程中的能量特征和降低能耗的一些策略。一臺微細(xì)加工中心在不同的材料去除率下切削低碳鋼所消耗的功率是通過機(jī)床的比能來確定的。 在進(jìn)行生命周期評估 時， 產(chǎn)品 設(shè)計師可以選擇在選擇的過程 、經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出 (EIO)過程或混合進(jìn)行。因此切削能耗占了總能耗的大部分。 2 不同的材料去除率的能耗 由于機(jī)床程序員和操作者在制定一個工件的生產(chǎn)工藝是有很多的選擇，所以本文分析努 14 力選取降低能耗的機(jī)床加工工藝參數(shù)。第一個切口是增加 了 的寬度 ，用以下刀具進(jìn)行加工： 1. 兩齒無涂層的硬質(zhì)合金立銑刀。用這一方法測量出來的能耗與切削過程中的能耗聯(lián)系起來，就可以知道在接下來所說的切削能耗了。以用 1到 3號刀具作為前提下研究發(fā)現(xiàn)機(jī)床切削功率與材料去除率成拋物線的線性關(guān)系。機(jī)床電力需求增長 了 大約三分之二 ， 而能源消耗減少到低于它原來的三分之一。常 量 α和β是用來表示 切削電能消耗 P cut 和加工時間 ?t 的增量，各自計算如方程式（ 2）和（ 3）。 pcutcut21p?? (2) t??? 12t? (3) 公式 (4)為假設(shè)兩個方案空切電能消耗不變的前提下，平均電能消耗 P avg1與平均電能消耗 P avg2之間的關(guān)系。 由于能耗也隨著負(fù)荷的增加而增加，但是 負(fù)荷 的 增加還不足以整體 的 提高能源消耗 ，所以接下來將對能耗與加工時間之間的平衡關(guān)系進(jìn)行分析。 圖 2：不同材料去除率所需的總功率 16 切削深度試驗 切削深度實驗同樣是在長度為 101mm 的 1018號鋼的鋼件上進(jìn)行。圖 1顯示了刀具 2在不同的材料去除率下的切削功率。 3. 4齒的錫涂層的硬質(zhì)合金立銑刀。 能量消耗 是通過 Wattnode 總線瓦特計測量的。參考文獻(xiàn) [4]給出了 這樣一個優(yōu)化刀具路徑的最低周期時間 的方法。另一種是直接測量機(jī)床電能消耗，例如投入 —— 產(chǎn)出生命周期評估所做的數(shù)據(jù)整合那樣 [2]。 關(guān)鍵詞 ： 綠色機(jī)床 ， 降低能耗 ， 能量的特征 1 簡介 一個產(chǎn)品的生產(chǎn) 周期要經(jīng)過三個階段 ：制造，使用和使用終止。因此，為了研究切削鋼件的能耗情況，本次研究通過研究了機(jī)床 切割鋁和聚碳酸酯的工件 所需要消耗的 功率進(jìn) 來進(jìn)行了比較。 Fujishima, M.。 Dornfeld, D. (2020): Machine Tool Design and Operation Strategies for Green Manufacturing, in: Proceedings of the 4th CIRP International Conference on High Performance Cutting (HPC2020), Vol. 1, pp. 271276, Gifu, Japan. [4] Rangarajan, A.。 Dornfeld, D. (2020): Environmental Analysis of Milling Machine Tool Use in Various Manufacturing Environments, IEEE International Symposium on Sustainable Systems and Technology (ISSST2020), Washington, . [2] Carnegie Mellon University Green Design Institute. (2020): Economic InputOutput Life Cycle Assessment (EIOLCA), Available from: [3] Diaz, N.。 Specific Energy Characterization Abstract: Since machine tools are used extensively throughout their functional life and consequently consuming valuable natural resources and emitting harmful pollutants during this time, this study reviews strategies for characterizing and reducing the energy consumption of milling machine tools during their use. The power demanded by a micromachining center while cutting low carbon steel under varied material removal rates was measured to model the specific energy of the machine tool. Thereafter the power demanded was studied for cutting aluminum and polycarbonate work pieces for the purpose of paring the difference in cutting power demand relative to that of steel. eScholarship provides open access, scholarly publishing services to the 2 University of California and delivers a dynamic research platform to scholars worldwide. Energy