ICS 25.080.01 J 50
GE
中华人民共和国宝家标准
GB/T 40735—2021
数控机床固有能量效率的评价方法
Method for inherent energy efficiency evaluation of
computer numerical control machine tools
2022-05-01实施
2021-10-11 发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T 40735—2021
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件
术语和定义评价方法 4.1 概述 4.2 评价指标 4.3 评价指标的获取附录A(资料性附录) 机床固有能量效率评价应用示例参考文献
3
C GB/T 40735—2021
前言
本标准按照GB/T 1.1—2009 给出的规则起草本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国金属切削机床标准化技术委员会（SAC/TC 22)归口。 本标准起草单位:重庆大学、国家机床质量监督检验中心、重庆工商大学、中机生产力促进中心、重
庆机床(集团)有限责任公司、东方电气集团科学技术研究院有限公司、西南大学、杭州电子科技大学
本标准主要起草人：李聪波、黄祖广、度军波、刘培基、李艳波、刘飞、曾令万、李晋航、陈行政、 喻可斌、张维、陈妍言、石致远、邢浩、李书林。
提件
1 GB/T 40735—2021
3.7
进给空运转功率feeding power with no load 机床处于进给空运转的输人功率。 注：进给空运转功率通常为机床启动一个进给系统时的输人功率。
4评价方法
4.1概述
机床固有能量效率评价指标包括待机功率、主轴空运转功率、进给空运转功率、当量主轴空运转功
率、当量进给空运转功率等,且指标数值越低,表明能量效率性能越好。 4.2评价指标 4.2.1待机功率
机床待机状态下功率波动很小,因此,待机功率视为稳定值,宜用符号“Psb"表示 4.2.2主轴空运转功率
主轴空运转功率宜用符号“Pu”表示，它与主轴转速相关，可用公式（1)表示：
Pu=fu(n)
(1)
式中: Pu n fu(n)- -机床主轴空运转功率与主轴转速的拟合函数。
主轴空运转功率; 主轴转速;
4.2.3进给空运转功率
进给空运转功率宜用符号“P”表示，它与进给速度相关，可用公式（2)表示：
Pf=f()
.(2)
式中: P: Uf ft(ut) 机床进给空运转功率与进给速度的拟合函数
进给空运转功率; 进给速度;
4.2.4 当量主轴空运转功率
根据机床各主轴转速的使用概率,将机床各主轴转速下的主轴空运转功率进行加权平均而获得的功率,可用公式(3)表示：
EPu=C(n)Pu(n)
...(3)
式中: EP. C(n) Pu(n）— 主轴转速 n下的主轴空运转功率。
当量主轴空运转功率；主轴转速 n 的使用概率;
4.2.5当量进给空运转功率
根据机床各进给速度的使用概率,将机床不同进给速度下的进给空运转功率进行加权平均而获得的功率,可用公式（4)表示：
2 GB/T 40735—2021
EPf=C()P()
（4)
式中: EP f C(ut) 进给速度~的使用概率; Pt(uf) 进给速度f下的进给空运转功率。
当量进给空运转功率；
4.3评价指标的获取 4.3.1概述
机床固有能量效率评价指标的获取流程如图1，包括测量、数据拟合和计算。
采用功率传感器测量如下数据： 1）待机功率; 2）各级主轴转速下的主轴空运转功率; 3）各种进给速度下的进给空运转功率。
步骤1: 测量
根据测量获得的数据，进行以下数据拟合： 1）主轴空运转功率与主轴转速的数据拟合； 2）进给空运转功率与进给速度的数据拟合。
步骤2: 数据拟合
根据数据拟合结果，进行以下计算： 1）按公式（3）计算当量主轴空运转功率； 2）按公式（4）计算当量进给空运转功率。
步骤3: 计算
图1评价指标获取流程
4.3.2测量 4.3.2.1一般要求
测量过程宜遵循以下要求： a） 测量频率为 2 Hz～50 Hz,宜取 20 Hz; b）功率测量仪器的精度宜满足±（0.2%×显示值十0.2%×量程）; c) 测量环境一般为常温、常压,对环境温度有特殊要求的机床，应按其实际工作环境进行测量；
功率测量仪器接人机床总电源开关处，接线方式如图2所示。
d)）
机床
QF1
电压测量点电流测量点
3-380 V 50 Hz
0
总电源开关
图 2 功率测量仪器接线方式 GB/T 40735—2021
4.3.2.2待机功率测量
依次开启机床总电源以及各辅机系统，直至待机状态并稳定运行3 min 以上。单次待机功率值宜取待机稳定后的功率值。待机功率宜测量3次以上，各次待机功率值的平均值记为评价指标中的待机功率值。应用示例参见附录 A。 4.3.2.3主轴空运转功率测量
待机状态下开启机床主轴系统,并稳定运行 3min 以上。单次主轴空运转功率宜取主轴空运转稳定运行后的功率值。每级主轴转速宜测量3次以上，且各次主轴空运转功率值的平均值记为该主轴转速下的主轴空运转功率。
待测无级变速的主轴转速可等间隔选取，包括主轴最小转速和最大转速,相邻主轴转速的间隔宜不高于最大转速与最小转速之差的1/4 在内的各个主轴转速。应用示例参见附录 A。
有级变速的主轴，则宜每级转速均按上述方法进行测量
4.3.2.4进给空运转功率测量
待机状态下开启机床进给系统,并在其行程范围内进行直线运动,运行时长可为进给行程与最快工作进给速度的比值。单次进给空运转功率宜取进给平稳后的功率值。每个进给速度宜测量 3次以上，且各次进给空运转功率值的平均值记为该进给速度下的进给空运转功率
待测进给速度可等间隔选取包括最快进给速度在内的各种进给速度，相邻进给速度的间隔宜不高于最快工作进给的 1/8。应用示例参见附录 A。 4.3.3数据拟合 4.3.3.1主轴空运转功率拟合
可选用最小二乘法进行直线拟合，对 4.3.2.3中的主轴空运转功率与主轴转速关系进行数据拟合。 应用示例参见附录 A。
有级变速的主轴则每级转速需按上述方法分别进行拟合。 4.3.3.2进给空运转功率拟合
可选用最小二乘法直线拟合方法，以零到最快进给速度为拟合区间，对 4.3.2.4中测量的进给空运转功率与进给速度可进行数据拟合。应用示例参见附录 A。 4.3.4计算 4.3.4.1当量主轴空运转功率
当量主轴空运转功率计算如下： a）将机床生产厂家提供的 N个推荐转速作为主轴转速代表，1/N 作为各主轴转速代表使用概
率;或获取机床最小主轴转速 n min和最大主轴转速 n max,按表 1 计算机床主轴转速代表及其使用概率；或根据机床实际使用情况统计获取主轴转速代表及其使用概率。
表1主轴转速代表及其使用概率
主轴转速代表/（r/min) 9nmin +nmax 10 7 n min + 3n max
3n min +7 n max
n min +n max
N min -9n max
10 0.12
10 0.23
0.23
主轴转速代表使用概率
0.12
0.30
4