【正文】 ???? ??? 12 (6) 所以，如果 β比α小，則 e2永遠(yuǎn)比 e1小。 pcutcut21p?? (2) t??? 12t? (3) 公式 (4)為假設(shè)兩個(gè)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。常 量 α和β是用來(lái)表示 切削電能消耗 P cut 和加工時(shí)間 ?t 的增量，各自計(jì)算如方程式（ 2）和（ 3）。因此，能量損耗可以用下式表達(dá)： tte ppp a irc uta v g ????? *)(* (1) 兩個(gè)方案將做比較。 由由于機(jī)床內(nèi)部的冷卻單元 的影響電能消耗呈現(xiàn)了一些變化，平均電能消耗 P avg 將在此處用到。 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(lái)將對(duì)能耗與加工時(shí)間之間的平衡關(guān)系進(jìn)行分析。機(jī)床電力需求增長(zhǎng) 了 大約三分之二 ， 而能源消耗減少到低于它原來(lái)的三分之一。主軸轉(zhuǎn)速、緊急備率各不相同，盡管這樣會(huì)造成機(jī)床在進(jìn)行切削深度實(shí)驗(yàn)時(shí)負(fù)載的不同（ 見(jiàn)表 2為總結(jié)工藝條件 ） 道具類型 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速率 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） 25003200 254325 40250 （ 2） 32504160 330425 50330 表 2：切削深度實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù) 圖 3為精森 NV1500 DCG 立式加工中心用 兩齒的錫涂層硬質(zhì)合金立銑刀（刀具 2）在不同的材料去除率是的所需功率。測(cè)量在切削深度為 4和 8mm 時(shí)機(jī) 床的切削功率。 圖 2：不同材料去除率所需的總功率 16 切削深度試驗(yàn) 切削深度實(shí)驗(yàn)同樣是在長(zhǎng)度為 101mm 的 1018號(hào)鋼的鋼件上進(jìn)行。以用 1到 3號(hào)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。因此，從能耗成本來(lái)考慮經(jīng)營(yíng)者還是選擇提高材料去除率來(lái)降低能源消耗。 切削寬度為 時(shí)的功率幾乎是寬度為 1mm 時(shí)的功率的 9倍。圖 1顯示了刀具 2在不同的材料去除率下的切削功率。用這一方法測(cè)量出來(lái)的能耗與切削過(guò)程中的能耗聯(lián)系起來(lái)，就可以知道在接下來(lái)所說(shuō)的切削能耗了。 為了避免過(guò)多的刀具磨損和破損，每齒的切削深度保持在 。切削深度以 1毫米作為增量在 1到 7毫米之間變化，此外，還有一個(gè) 的切口。 3. 4齒的錫涂層的硬質(zhì)合金立銑刀。第一個(gè)切口是增加 了 的寬度 ，用以下刀具進(jìn)行加工： 1. 兩齒無(wú)涂層的硬質(zhì)合金立銑刀。 所以在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn) 雖然 刀具類型改為保持推薦工藝參數(shù) ,但加工能耗降低了 。同時(shí)， [6]進(jìn)行了比較平銑、立銑、鉆孔銑等銑削加工在提高切削速度后的能耗、加工成本和刀具磨損的實(shí)驗(yàn)。 能量消耗 是通過(guò) Wattnode 總線瓦特計(jì)測(cè)量的。 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(gè)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)。雖然提高材料去除率減少了加工時(shí)間，但同時(shí)增加了主軸電機(jī)和主軸驅(qū)動(dòng)上的負(fù)載，提高了能耗。三軸聯(lián)動(dòng)加工中心的材料去除率可以由進(jìn)給速率、切削寬度和切削深度控制。參考文獻(xiàn) [4]給出了 這樣一個(gè)優(yōu)化刀具路徑的最低周期時(shí)間 的方法。因此切削能耗占了總能耗的大部分。切削能耗是用于去除材料 的額外能耗。此處介紹的這個(gè)策略是為一個(gè)特定的產(chǎn)品提供一個(gè)更快的生產(chǎn)能耗評(píng)估的方法。另一種是直接測(cè)量機(jī)床電能消耗，例如投入 —— 產(chǎn)出生命周期評(píng)估所做的數(shù)據(jù)整合那樣 [2]。 在進(jìn)行生命周期評(píng)估 時(shí)， 產(chǎn)品 設(shè)計(jì)師可以選擇在選擇的過(guò)程 、經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出 (EIO)過(guò)程或混合進(jìn)行。處于使用階段的銑床被發(fā)現(xiàn)其二氧化碳的排放量占了其生命周期的 60%到90%[1]。所有這些產(chǎn)品所消耗的資源，特別是能源是以電能或燃料為主要形式。 關(guān)鍵詞 ： 綠色機(jī)床 ， 降低能耗 ， 能量的特征 1 簡(jiǎn)介 一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn) 周期要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段 ：制造，使用和使用終止。一臺(tái)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(guò)機(jī)床的比能來(lái)確定的。利戴爾賽門，多費(fèi)爾德 13 銑削 機(jī)床使用中的能源消耗特性及減排策略 南希 因此，為了研究切削鋼件的能耗情況，本次研究通過(guò)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(lái)進(jìn)行了比較。 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(shí)驗(yàn)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(yùn)用，因此，在運(yùn)用的過(guò)程中消耗了大量的寶貴的自然資源，帶來(lái)了很多有害的污染， 本研究回顧了銑削機(jī) 床 在使用過(guò)程中的能量特征和降低能耗的一些策略。 Sekulic, . (2020): Minimum Exergy Requirements for the Manufacturing of Carbon Nanotubes, IEEE International Symposium on Sustainable Systems and Technology (ISSST2020), Washington, . [8] Behrendt, T. (2020): Development of a SimulationBased Application to Derive and Estimate Potentials of Efficiency Measures for Diverse Machine Tool Processes, Diploma Thesis, Braunschweig University of Technology. [9] Ashby, . (2020): Materials and the Environment: Ecoinformed Material Choice, ButterworthHeinemann, Burlington, MA, USA. 12 加州大學(xué)伯克利分校 制造與可持續(xù)性發(fā)展實(shí)驗(yàn)室 題名： 銑削機(jī)床使用 中的 能源消耗特性及 減排 策略 作者： 迪亞茲 Noguchi, K. (2020): The Effects of Cutting Condition on Power Consumption of Machine Tools, in: Proceedings of the 4th CIRP International Conference on High Performance Cutting (HPC2020), Vol. 1, pp. 267270, Gifu, Japan. [7] Gutowski, .。 Fujishima, M.。 Dornfeld, D.。 T246。 Helu, 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.。 Kong, D.。 Jayanathan, S.。 Helu, M.。 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.。 Chen, Y.。 Helu, M.。Specific Energy Characterization 1 INTRODUCTION A product undergoes three lifecycle stages: manufacturing, use and endoflife. Consumer products whose environmental impact is dominated by the use phase include light fixtures, puters, refrigerators, and vehicles, in general products that are used extensively during their functional life. All the while these products consume resources, in particular energy in the form of electricity or fuel. The machine tool is one such product. The use phase of milling machine tools has been found to prise between 60 and 90% of CO2equivalent emissions during its life cycle [1]. This study presents a method for predicting the electrical energy consumed in manufacturing a product for the purpose of reducing its environmental impact. In conducting a life cycle assessment, product designers may choose to opt for a process, economic inputoutput (EIO), or hybrid approach. The drawback of the process LCA, though, is that because this method entails acquiring processspecific data it is time consuming and therefore resource intensive. An alternative to measuring the machine tool’ s electrical energy consumption directly, for example, is to use aggregate data as is done with EIOLCA [2]. An EIOLCA, therefore, is not specific to the design of a particular product. The strategies presented herein provide a method for more quickly generating manufacturing energy consumption estimates for a particular product. Cutting load profile As described by Diaz et al. in [3] the power demand of a machine tool is prised of cutting, variable, and constant power ponents. The cutting power is the additional power drawn for the removal of material. The machine tool used in this analysis, the Mori Seiki NV1500 DCG, is a micromachining center with a relatively low standby power demand wh