一种基于NC代码的线切割能耗预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于NC代码的线切割能耗预测方法，包括以下步骤：第一步：输入预加工零件程序代码、零件材料及厚度；第二步：分析代码，获得空走丝、直线切割、圆弧切割各部分参数；第三步：调用基础数据库，获得基础参数；第四步：调用能耗预测模型，获得预测能耗值。本发明专利技术能够通过NC代码、零件材料及厚度，预测出所需总能耗。本发明专利技术中的基础数据库通过实验法获得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能耗预测的
，特别是一种基于NC代码的线切割能耗预测方法的

技术介绍
线切割是一种利用连续移动的细金属丝(称为电极丝)作电极并对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型的加工方法。电火花线切割工作时，在电极丝和工件之间进行脉冲放电。电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。当来一个电脉冲时，在电极丝和工件之间产生一次火花放电，在放电通道的中心温度瞬时可高达10000℃以上，高温使工件金属熔化，甚至有少量气化，高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生气化，这些气化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速膨胀，并具有爆炸的特性。这种热膨胀和局部微爆炸，抛出熔化和气化了的金属材料而实现对工件材料进行电蚀切割加工。线切割的能耗主要来源有电脑主机能耗ECO(Ecomputer)、运丝能耗EW(Ewire-feed)、水泵冲水能耗EP(Epump)、照明灯能耗EL(Elamp)的固定功率的能耗以及切割能耗ECU(Ecutting)的变功率的能耗。对于线切割能耗，若能直接根据NC代码进行预测，则在加工前，可直接由程序获得能耗。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于NC代码的线切割能耗预测方法，能够通过NC代码、零件材料及厚度，预测出所需总能耗。本专利技术中的基础数据库通过实验法获得。为实现上述目的，本专利技术提出了一种基于NC代码的线切割能耗预测方法， 包括以下步骤：第一步：输入预加工零件程序代码、零件材料及厚度；第二步：分析代码，获得空走丝、直线切割、圆弧切割各部分参数；第三步：调用基础数据库，获得基础参数；第四步：调用能耗预测模型，获得预测能耗值：空走丝能耗EKW通过 求解，其中EDKW为单位时间下的空走丝能耗、XKW为空走丝长度、vw为空走丝速度；直线切割能耗EZCU通过求解，其中EDZCU为单位时间厚度下的直线切割能耗、XZCU为直线切割总长度、vCU为切割走丝速度、ηS为速度系数、ηH为厚度系数、ηC为材料系数；圆弧切割能耗EYCU通过求解，其中EDYCU为单位时间厚度下的圆弧切割能耗、XYCU为圆弧切割总长度、ηQ为曲率系数；电脑主机能耗ECO通过 求解，其中EDCO为单位时间电脑主机能耗；运丝能耗EW通过求解，其中EDW为单位时间运丝能耗；水泵冲水能耗EP通过求解，其中EDP为单位时间水泵冲水能耗；照明灯能耗EL通过求解，其中a为0或1，a为0表示未开灯，a为1表示开灯，EDL为单位时间照明灯能耗；总能耗EZ通过EZ＝EKW+EZCU+EYCU+ECO+EW+EP+EL求解。作为优选，所述第二步中的分析代码方法为：判断预加工零件程序代码中是否有B，区分采用3B格式程序处理方法和ISO格式程序处理方法，获得空走丝、直线切割、圆弧切割各部分参数：空走丝长度、直线切割总长度、圆弧切 割总长度、圆弧切割半径。作为优选，所述第三步中的基础数据库包括材料系数ηC、厚度系数ηH、速度系数ηS、空走丝速度vw、切割走丝速度vCU、单位时间下的空走丝能耗EDKW、单位时间厚度下的直线切割能耗EDZCU、单位时间厚度下的圆弧切割能耗EDYCU、曲率系数ηQ、单位时间电脑主机能耗EDCO、单位时间运丝能耗EDW、单位时间水泵冲水能耗EDP、单位时间照明灯能耗EDL，空走丝速度vw、切割走丝速度vCU的获得根据机床特性，其余参数均通过实验法获得，通过数据采集装置获得线切割机床的功率曲线，功率对时间的积分即为能耗，实验步骤为：第一步：打开电脑主机，此时所测得的能耗除以时间为EDCO；第二步：打开水泵冲水，单位时间内增加的能耗为EDP；第三步：运丝，单位时间内增加的能耗为EDW；第四步：打开照明灯，单位时间内增加的能耗为EDL；第五步：进行走丝，切割到工件前的单位时间内增加的能耗为EDKW；第六步：直线切割厚度为1mm的不锈钢工件时的单位时间内相比较第四步增加的能耗为EDZCU；直线切割情况下，改变切割厚度为nmm，得到厚度nmm下的单位时间直线切割能耗EDnZCU，厚度系数ηH满足EDnZCU＝n*EDZCU*ηH,从而获得nmm厚度下的厚度系数ηH；第七步：直线切割厚度为1mm的不锈钢工件时的单位时间内的切割长度为X1D，直线切割厚度为nmm的不锈钢工件时的单位时间内的切割长度为XnD，从而获得nmm厚度下的速度系数第八步：圆弧切割厚度为1mm的不锈钢工件，切割半径为1mm的圆形，单位时间内相比较第四步增加的能耗为EDYCU；圆弧切割情况下，改变切割的圆弧半径为rmm，得到半径rmm下的单位时间圆弧切割能耗EDrYCU，曲率系数满足 EDrYCU＝r*EDYCU*ηQ，从而获得rmm半径下的曲率系数ηQ；第九步：直线切割厚度为1mm的其他材料工件时的单位时间内相比较第四步增加的能耗为EDQZCU，其他材料的材料系数为作为优选，所述所述速度系数ηS、材料系数ηC、厚度系数ηH、曲率系数ηQ、a均为无量纲参数，空走丝长度XKW、直线切割总长度XZCU、圆弧切割总长度XYCU、直线切割厚度为1mm的不锈钢工件时的单位时间内的切割长度为X1D、直线切割厚度为nmm的不锈钢工件时的单位时间内的切割长度XnD的单位均为mm，空走丝速度vw、切割走丝速度vCU的单位均为mm/s，空走丝能耗EKW、单位长度厚度下的空走丝能耗EDKW、直线切割能耗EZCU、单位长度厚度下的直线切割能耗EDZCU、圆弧切割能耗EYCU、单位长度厚度下的圆弧切割能耗EDYCU、电脑主机能耗ECO、单位时间电脑主机能耗EDCO、运丝能耗EW、单位时间运丝能耗EDW、水泵冲水能耗EP、单位时间水泵冲水能耗EDP、照明灯能耗EL、单位时间照明灯能耗EDL、总能耗EZ的单位均为J。本专利技术的有益效果：本专利技术能够通过NC代码、零件材料及厚度，预测出所需总能耗。本专利技术中的基础数据库通过实验法获得。本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。【附图说明】图1是本专利技术一种基于NC代码的线切割能耗预测方法的方法图；图2是本专利技术一种基于NC代码的线切割能耗预测方法的代码分析方法图；图3是本专利技术一种基于NC代码的线切割能耗预测方法的3B格式程序处理方法图；图4是本专利技术一种基于NC代码的线切割能耗预测方法的3B格式程序圆弧处理方法图；图5是本专利技术一种基于NC代码的线切割能耗预测方法的ISO格式程序处理方法图；图6是本专利技术一种基于NC代码的线切割能耗预测方法的ISO格式程序圆弧处理方法图；图7是本专利技术一种基于NC代码的线切割能耗预测方法的基础数据库建立方法图；图8是本专利技术一种基于NC代码的线切割能耗预测方法的实施例切割图像形状图。【具体实施方式】参阅图1～图8，本专利技术，包括以下步骤：第一步：输入预加工零件程序代码、零件材料及厚度；第二步：分析代码，获得空走丝、直线切割、圆弧切割各部分参数；第三步：调用基础数据库，获得基础参数；第四步：调用能耗预测模型，获得预测能耗值：空走丝能耗EKW通过 求解，其中EDKW为单位时间下的空走丝能耗、XKW为空走丝长度、vw为空走丝速度；直线切割能耗EZCU通过求解，其中EDZCU为单位时间厚度下的直线切割能耗、XZCU为直线切割总长度、vCU为切割走丝速度、ηS为速度系数、ηH为厚度系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于NC代码的线切割能耗预测方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：输入预加工零件程序代码、零件材料及厚度；第二步：分析代码，获得空走丝、直线切割、圆弧切割各部分参数；第三步：调用基础数据库，获得基础参数；第四步：调用能耗预测模型，获得预测能耗值：空走丝能耗EKW通过求解，其中EDKW为单位时间下的空走丝能耗、XKW为空走丝长度、vw为空走丝速度；直线切割能耗EZCU通过求解，其中EDZCU为单位时间厚度下的直线切割能耗、XZCU为直线切割总长度、vCU为切割走丝速度、ηS为速度系数、ηH为厚度系数、ηC为材料系数；圆弧切割能耗EYCU通过求解，其中EDYCU为单位时间厚度下的圆弧切割能耗、XYCU为圆弧切割总长度、ηQ为曲率系数；电脑主机能耗ECO通过求解，其中EDCO为单位时间电脑主机能耗；运丝能耗EW通过求解，其中EDW为单位时间运丝能耗；水泵冲水能耗EP通过求解，其中EDP为单位时间水泵冲水能耗；照明灯能耗EL通过求解，其中a为0或1，a为0表示未开灯，a为1表示开灯，EDL为单位时间照明灯能耗；总能耗EZ通过EZ＝EKW+EZCU+EYCU+ECO+EW+EP+EL求解。

【技术特征摘要】
1.一种基于NC代码的线切割能耗预测方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：输入预加工零件程序代码、零件材料及厚度；第二步：分析代码，获得空走丝、直线切割、圆弧切割各部分参数；第三步：调用基础数据库，获得基础参数；第四步：调用能耗预测模型，获得预测能耗值：空走丝能耗EKW通过求解，其中EDKW为单位时间下的空走丝能耗、XKW为空走丝长度、vw为空走丝速度；直线切割能耗EZCU通过求解，其中EDZCU为单位时间厚度下的直线切割能耗、XZCU为直线切割总长度、vCU为切割走丝速度、ηS为速度系数、ηH为厚度系数、ηC为材料系数；圆弧切割能耗EYCU通过求解，其中EDYCU为单位时间厚度下的圆弧切割能耗、XYCU为圆弧切割总长度、ηQ为曲率系数；电脑主机能耗ECO通过求解，其中EDCO为单位时间电脑主机能耗；运丝能耗EW通过求解，其中EDW为单位时间运丝能耗；水泵冲水能耗EP通过求解，其中EDP为单位时间水泵冲水能耗；照明灯能耗EL通过求解，其中a为0或1，a为0表示未开灯，a为1表示开灯，EDL为单位时间照明灯能耗；总能耗EZ通过EZ＝EKW+EZCU+EYCU+ECO+EW+EP+EL求解。2.如权利要求1所述的一种基于NC代码的线切割能耗预测方法，其特征在于：所述第二步中的分析代码方法为：判断预加工零件程序代码中是否有B，区分采用3B格式程序处理方法和ISO格式程序处理方法，获得空走丝、直线切割、圆弧切割各部分参数：空走丝长度、直线切割总长度、圆弧切割总长度、圆弧切割半径。3.如权利要求1所述的一种基于NC代码的线切割能耗预测方法，其特征在于：所述第三步中的基础数据库包括材料系数ηC、厚度系数ηH、速度系数ηS、空走丝速度vw、切割走丝速度vCU、单位时间下的空走丝能耗EDKW、单位时间厚度下的直线切割能耗EDZCU、单位时间厚度下的圆弧切割能耗EDYCU、曲率系数ηQ、单位时间电脑主机能耗EDCO、单位时间运丝能耗EDW、单位时间水泵冲水能耗EDP、单位时间照明灯能耗EDL，空走丝速度vw、切割走丝速度vCU的获得根据机床特性，其余参数均通过实验法获得，通过数据采集装置获得线切割机床的功率曲线，功率对时间的积分即为能耗，实验步骤为：第一步：打开电脑主机，此时所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑军，王黎航，凌玮，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33