我國機床量大面廣，能耗總量巨大；且機床能量利用率低，因此，機床節能潛力很大。同時(shí)， 麻省理工學(xué)院的床能量消耗所帶來(lái)的環(huán)境排放也是很大的。由此可見(jiàn)，研究機床的能量特性對機械制造行業(yè)的 低碳運行具有重要意義。
當前，對機床能量特性的研究非?；钴S，已有文獻做了大量研究。機床由若干個(gè)能量源構成，根據這些能量源的消耗特性可以將機床的能耗歸為兩類(lèi)：一是固定能耗，二是可變能耗?；谶@種能量源分類(lèi)，對多種機床的能量構成進(jìn)行了試驗分析，并指出機床的實(shí)際切削能耗可能只占設備總能耗中很小的一部分。提出當機床處于負載狀態(tài)時(shí)，機床機械傳動(dòng)系統和電動(dòng)機的總損耗功率要在原空載損耗的基礎上增加，增加的這部分損耗稱(chēng)為機床附加載荷損耗功率，因此加工設備在切削階段能耗由空載能耗、切削能耗和附加載荷能耗三部分構成。在此基礎上，文獻建立變頻調速類(lèi)數控機床主傳動(dòng)系統的能量流模型，分析機床主電動(dòng)機功率傳輸特性和機械傳動(dòng)系統功率傳輸特性及其各部分的能量損耗規律，從而建立了變頻調速機床主傳動(dòng)系統的動(dòng)態(tài)功率平衡方程；文獻建立基于頻率的數控機床主傳動(dòng)系統的空載能量參數模型。
從上述研究可以看出，已有學(xué)者對加工設備能量消耗特性進(jìn)行了許多研究。但是，已有研究主要集中在機床總體能耗統計分析或機床主傳動(dòng)系統建模方面，還缺乏從系統的角度對機床全部能量流的綜合建模研究。這個(gè)問(wèn)題對普通機床影響不大，因為普通機床主傳動(dòng)系統的能耗是機床全部能耗的主體，如普通車(chē)床主傳動(dòng)系統的能耗占機床全部能耗的以上。然而，隨著(zhù)我國工業(yè)化的進(jìn)程和基礎裝備制造業(yè)的發(fā)展，數控機床已成為機床裝備的主流。與普通機床相比，數控機床的結構和能量特性發(fā)生了很大的改變。數控機床能量源增多、能量損耗復雜，主傳動(dòng)系統能耗占整個(gè)機床能耗的比重相對普通機床越來(lái)越小。數控滾齒機，其主電動(dòng)機額定功率為37 kW，不到整個(gè)機床總額定功率的40%；文獻通過(guò)對普通機床、一般數控機床、加工中心等不同自動(dòng)化水平機床的能耗試驗研究，發(fā)現隨著(zhù)自動(dòng)化程度的提高，機床的輔助系統消耗的能量占機床總能量的比重不斷增加；又如文獻通過(guò)一臺加工中心的能量數據說(shuō)明了數控機床運行過(guò)程中輔助設施能耗占機床能耗的主體。因此，籠統的設備總能耗研究和單一的主傳動(dòng)系統能耗研究均不能地反映數控機床的能耗特性，而一般的統計分析方法不能準確和預測性地反映機床的能耗特性，有 研究機床各子系統的能耗特性和機床能量流程，在此基礎上研究整個(gè)機床多源能量流的系統數學(xué)模型。
研究數控機床能量流特性能夠為我國 效的數控機床的設計、量大面廣的數控機床及機械制造車(chē)間的能效評價(jià)、監控管理和節能優(yōu)化運行提供有關(guān)基礎理論和方法支持?；诖?，本文從數控機床的能量流多源、能流環(huán)節多、能流過(guò)程復雜等特點(diǎn)出發(fā)，對數控機床多源能量流的系統數學(xué)模型進(jìn)行了研究。
