1课题背景及意义

机械制造系统能效评价是对机械制造系统能量消耗状态和能量消耗过程及其能量效率的系统评价，它是机械制造系统降低能量消耗、提高能量效率的基础，其研究正在国际上兴起。首先，对机械制造系统能效评价的特点进行了分析，提出了能量消耗状态及其能效评价的多能量源特性和层次分布特性、能量消耗过程及瞬态能量效率的复杂多变性和产品全生命周期过程特性四个特点^[1]。

车间能耗的计算和估计是进行能力管理的基础，但中小企业难以对数控机床的能耗进行在线监测。这必然将阻碍车间能量的管理。同时，对研究数控机床节能减排的可持续发展有一定的影响。从20世纪90年代开始，我国就着手对能耗监测进行技术性建设，陆续出台了一些管理性规定。为了适应节能形势发展的新变化，能耗监测的内涵也正在逐步延伸。实践表明，建立有效的能耗监测管控体系，对于提高能效、推进节能减排作用明显^[2]。

主轴箱是机床的重要组成部分，而轴承又是对主轴箱的性能有很大影响的部件。因此，对主轴箱轴承有许多特殊的要求，其中主要包括轴承转速、精度、承载能力、间隙调整、刚度、抗震性、噪音、温升及使用寿命等^[3]。滚动轴承作为支承件，只有正确安装调整后才能得到好的性能，一台机床性能的好坏，在很大程度上取决于主轴组件。如果轴承安装不得当，会出现精度差、刚度低、温升过高或出现噪音及异常声现象，因此在主轴像装配完以后，只有进行试车测试能保证其性能。

为了提高主轴性的测试质量及测试效率，设计一套监测数控车床主轴箱轴承运行状态的系统是非常必要的。该测试系统应该具有很好的人机界面，电机转速和转动时间由程序控制，主轴箱前后轴承的温度及异常声情况实时显示在操作台屏幕上，当温度及异常声出现异常后，立即报警并停止测试，等待工作人员处理，并且可以保存、打印测试报告，方便进行测试标准的制定^[4]。

针对上述问题，本课题建立在LabVIEW基础上，针对型号为SKMC-3000的数控磨齿机床，通过搭建实验台架，并完成LabVIEW的软件的编程设计，进而采集数控机床的实时能耗数据。

2该领域的研究进展情况

2.1SKMC-3000系列数控磨床主轴箱的结构

主轴箱部件是数控机床的主要部件之一。它的功能主要有两个方面：第一，支承主轴，使其具有足够的回转精度和支承刚性来保证被加工零件的精度要求，并实现最佳效率和效益；第二，使主轴获得各种所需要的转速以满足不同的加工需求。由此可见主轴箱是数控车床最重要的、精度要求最高的部件。因此，主轴箱的装配在整个机床装配中占有举足轻重的低位。

SKMC-3000系列的数控磨床（如图2.1）主轴箱的试车测试项目主要包括以下三项：

（1）在不同转速下，主轴箱前后轴承的温度、温升及前后轴承的温差；

（2）主轴箱轴承是否存在异常声；