[发明专利]一种获取机床主轴系统功率的方法

权利要求书

1.一种获取机床主轴系统功率的方法，所述方法包括：

步骤一：将主轴系统分为主轴电机驱动系统、主轴机械传动系统和末端执行机构；

步骤二：对机床主轴系统功率流进行分析，获得主轴系统功率P_SR为：

P_SR＝P_sd-loss+P_sm-loss+P_sm-out公式一；

式中，P_sd-loss为主轴电机驱动系统的功率损耗，P_sm-loss为主轴电机自身的功率损耗，P_sm-out为主轴电机的输出功率，P_sm-out等于主轴机械传动系统的功率P_spin-mec；

其特征在于，所述主轴电机自身的功率损耗P_sm-loss具体为：

当主轴电机是2011年6月16日前生产且所述主轴电机运行在恒扭矩区及角速度ω≤12000πrad/s时，则主轴电机自身的功率损耗为：

其中，P_sm-cons是主轴电机的电损，k_fb＝1～3W/(kg rpm)，m_sm是主轴电机转子的质量，D_sm-out是主轴电机输出轴直径，L_sm是主轴电机有效铁芯长度；

当主轴电机是2011年6月16日前生产且所述主轴电机运行在恒功率区，则主轴电机自身的功率损耗P_sm-loss为:

式中，η_sm-N为电机在额定功率下的效率；

当主轴电机是2011年6月16号之后生产，则主轴电机自身的功率损耗为:

式中，η_sm(P_sm-out)是主轴电机在负载功率为P_sm-out时的效率，由主轴电机在25％、50％、75、100％负载率下的效率值通过插值方法得到。

2.根据权利要求1所述的一种获取机床主轴系统功率的方法，其特征在于，所述主轴机械传动系统的功率P_spin-mec的获取方法为：

将主轴电机输出轴作为主轴机械传动系统的等效构件，将主轴机械传动系统的摩擦力作为主动阻力或驱动力，由于P_spin-mec＝P_sm-out，所述主轴机械传动系统的功率P_spin-mec为：

P_spin-mec(t)＝J_spin-eω(t_end)α(t_end)-J_spin-eω(t_start)α(t_start)+T_spin-ef(ω)ω(t)+P_MR(t)公式二；

式中，J_spin-e为以主轴电机输出轴为等效构件时主轴系统的等效转动惯量，t为时间，ω(t)是主轴电机在t时刻的角速度，ω(t_end)和ω(t_start)分别为运动过程结束和开始时主轴角速度，α(t)是主轴电机在t时刻的角加速度，α(t_end)和α(t_start)分别为运动过程结束和开始时主轴角加速度；P_MR(t)是材料去除功率；T_spin-ef为主轴机械传动系统中的所有摩擦阻力对主轴电机的等效负载转矩；

若机床主轴转速从0开始的过程，即ω(t_start)＝0，主轴机械传动系统的功率P_spin-mec(t)进一步写为：

P_spin-mec(t)＝J_spin-eω(t)α(t)+T_spin-ef(ω)ω(t)+P_MR(t)公式三；

式中，ω(t)为主轴电机转速，α(t)为主轴电机加速度。