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龙图腾网获悉上海理工大学;上海机床厂有限公司申请的专利基于磨削去除率建立无心磨削ERWC碳排放模型的方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115577512B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211172203.X，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权基于磨削去除率建立无心磨削ERWC碳排放模型的方法是由迟玉伦;芦华;徐亮亮;陆金雷;卢典庆;徐家晴设计研发完成，并于2022-09-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于磨削去除率建立无心磨削ERWC碳排放模型的方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于磨削去除率建立无心磨削ERWC碳排放模型的方法，首先，对无心磨削碳排放影响因素深入分析，使用基于功率信号的磨削材料去除率来计算材料去除能耗、砂轮磨损碳排放，有效避免基于经验公式计算的无心磨削碳排放对实际情况反映的偏差，建立无心磨削碳排放模型，然后，基于监测功率信号的无心磨削材料去除率模型，综合考虑电能消耗、资源消耗和废弃物对无心磨削碳排放的影响，建立无心磨削ERWC碳排放模型；最后，将建立的无心磨削ERWC碳排放模型用于企业工厂柱塞芯磨削加工进行实验研究，深入分析探究砂轮、导轮转速工艺参数对无心磨削碳排放的影响。

本发明授权基于磨削去除率建立无心磨削ERWC碳排放模型的方法在权利要求书中公布了：1.一种基于磨削去除率建立无心磨削ERWC碳排放模型的方法，其特征在于：首先，对无心磨削碳排放影响因素深入分析，使用基于功率信号的磨削材料去除率来计算材料去除能耗、砂轮磨损碳排放，有效避免基于经验公式计算的无心磨削碳排放对实际情况反映的偏差，建立无心磨削碳排放模型，然后，基于监测功率信号的无心磨削材料去除率模型，综合考虑电能消耗、资源消耗和废弃物对无心磨削碳排放的影响，建立无心磨削ERWC碳排放模型；最后，将建立的无心磨削ERWC碳排放模型用于企业工厂柱塞芯磨削加工进行实验研究，深入分析探究砂轮、导轮转速工艺参数对无心磨削碳排放的影响； 所述建立无心磨削碳排放模型的方法，首先，通过监测功率信号建立无心磨削材料去除率模型，然后根据该模型建立无心磨削碳排放模型，其中，基于功率信号建立无心磨削碳排放模型，通过功率传感器、示波器元件建立无心磨削功率监测装置，依据测量到的功率信号建立磨削材料去除率模型，在建立磨削材料去除率模型后，将该模型用于计算材料去除能耗碳排放量、砂轮磨损碳排放量、磨屑碳排放量，最后建立无心磨削碳排放模型； 所述建立无心磨削ERWC碳排放模型的方法，将从能源、资源、废弃物各自的组成部分出发，基于推导出的无心磨削材料去除率模型，推导建立无心磨削ERWC碳排放模型，具体包括： 1磨削能耗碳排放量 磨削过程中的电能消耗和磨削功率有关，在磨削过程中磨削功率分为四个方面，分别是磨削基本功率，磨削空载功率，材料去除功率以及磨削响应功率，磨削功率模型为 3.1 式中：——磨削基本功率，， ——磨削空载功率，， ——材料去除功率，， ——响应功率，， 从这四个方面出发，分别建立各自的功率模型，进而得出相应的电能消耗； 1.1材料去除能耗 在无心磨削的加工过程中，磨削功率和磨削力之间有 3.2 式中：——功率系数， ——砂轮对工件的切向摩擦力，， ——工件线速度，， 法向磨削力和切向磨削力的关系为 3.3 式中：——切向磨削力和法向磨削力之间的比例关系，取1.5~3， 综合式2.3和2.6，基于磨削功率信号的切入磨削各阶段的通用理论功率模型为 3.4 由上式可知，无心磨削功率模型有许多未知参数，时间常数根据磨削功率信号的变化率进行计算，使用最小二乘法对功率信号进行计算；为了减少误差，提高时间常数的准确性，选择余量稳定的半精磨阶段功率信号作为计算时间常数的数据，此外，，需要通过对功率信号进行最小二乘法拟合求解，通过计算出这些未知参数，最终得到整个磨削阶段的功率模型， 由此可以得到材料去除能耗为 3.5 式中：——材料去除能耗，， 1.2磨削响应能耗 工件在磨削过程中受力平衡，其力平衡方程为 3.6 式中：——工件自身重力，， ——导轮对工件的法向作用力，， ——导轮对工件的切向摩擦力，， ——托板对工件的法向作用力，， ——托板对工件的切向作用力，， 、、——几何参数角，°， 同时有 3.7 式中：——导轮和工件之间的摩擦系数， ——托板和工件之间的摩擦系数，， 由式2.1到2.4得到和之间的关系，令 3.8 则 3.9 工件磨削引起的磨床响应功率为 3.10 式中：——导轮线速度，， 相应的响应能耗为 3.11 式中：——响应能耗，， 1.3基本能耗 在数控无心磨削的整个加工过程中，电气柜、液压系统、冷却系统、润滑系统、照明系统一直在工作，并且在整个加工过程中功率基本保持不变，产生的能耗，是磨床能够正常运行所必须的，其功率之和称为磨床基本功率；磨床基本功率在磨削过程中基本不变，直接使用传感器测量得出，通过功率积分得到基本能耗 3.12 式中：——基本能耗，， 1.4磨削空载能耗 机床在空载状态下除了基本能耗外，还有砂轮电机和导轮电机产生的能耗，由于电机控制系统的变频作用，砂轮电机和导轮电机的功率随着各自转速而发生变化，需要进行单独分析， 空载状态下，主轴功率与转速的关系为 3.13 式中：——主轴功率，， ，，——机床特性有关的常数， 无心磨削有两个主轴，分别是砂轮主轴和导轮主轴，其空载能耗均需考虑，所以根据上式分别建立砂轮主轴和导轮主轴与转速关系公式 3.14 式中：——砂轮轴空载功率，， ——导轮轴空载功率，， ——导轮转速，， ——砂轮转速，， 通过实验得到砂轮主轴和导轮主轴在不同转速下的功率， 根据实验值，通过最小二乘法对其进行线性拟合，分别得到砂轮、导轮主轴在不同转速下功率的计算公式， 计算过程如下： 令 3.15 分别对式中三个参数求偏导，使得 3.16 得到三个参数，，的值，由此得到砂轮主轴和导轮主轴的空载功率公式，进而得到机床空载功率为 3.17 相应的空载能耗为 3.18 式中：——空载能耗，， 1.5总电能能耗碳排放量 通过上述对组成磨削功率的四个方面各自功率的计算推导，由式3.1得到磨削过程中的总功率，根据式3.5、3.11、3.12和3.18，相应的电能对应的总能耗为 3.19 式中：——电能消耗总能耗，， 则电能消耗总碳排放量为 3.20 式中：——电能消耗总碳排放量，， ——消耗电能对应的碳排放量，， 2砂轮磨损碳排放量 在磨削过程中，砂轮磨损会导致砂轮可用量减小，甚至彻底报废，这部分所产生的碳排放不容忽视，需要考虑在模型中， 根据磨削材料去除率公式得到工件被去除的材料体积 3.21 式中：——工件被磨削的长度，， ——工件直径，， ——工件被去除的材料体积，， 砂轮的磨损比G指的是砂轮单位体积磨损对应的去除工件材料的体积，通常有 3.22 式中：——砂轮磨损量，， 由此可以求出砂轮磨损量，不同磨削阶段砂轮磨损量情况， 砂轮体积为 3.23 式中，——砂轮宽度，， ——砂轮可以使用的最大直径，， ——砂轮最小处直径，， 砂轮可用于磨削的体积为 3.24 式中，是砂轮最小可用直径，， 砂轮生命周期中，修整掉的砂轮体积为 3.25 式中：——砂轮可修整次数， ——砂轮修整一次的深度，， 砂轮修整一次的碳排放量为 3.26 式中：——砂轮修整一次的碳排放量，， ——砂轮修整导程， ——砂轮修整功率，， ——砂轮密度，， 砂轮磨损碳排放量为 3.27 式中：——生产砂轮对应碳排放量，， ——处理废弃砂轮的碳排放量，， 3磨屑碳排放量 在无心磨削的过程中，砂轮与工件的接触会产生大量磨屑，这些磨屑无法再回收利用，因此，需考虑磨屑对碳排放的影响， 工件被磨削体积为 3.28 由磨屑产生的碳排放量为 3.29 式中：——磨屑密度，， ——处理磨屑产生的碳排放因子，， 4润滑液碳排放量 在无心磨削过程中，为减少摩擦，机床许多部位都需要润滑液，将这些润滑液等效到主轴上，得到润滑液产生碳排放量为 3.30 式中：——润滑液碳排放量，， ——一次加工润滑液使用时间，， ——润滑液两次更换的间隔时间，， ——处理1L润滑液所产生的碳排放量，， ——润滑液总容量，， 5磨削液碳排放量 在磨削过程中，虽然磨削液会循环利用，但是由于蒸发、粘附在磨屑以及工件上原因，磨削液需要定期更换、补充，考虑到磨削液消耗对应的碳排放量为 3.31 式中：——一次加工磨削液使用时间，， ——磨削液更换的间隔时间，， ——生产磨削液所需的碳排放量，， ——处理磨削液所需的碳排放量，， ——处理磨削液总容量，， 6总碳排放量 综合考虑磨削加工过程中的各项碳排放量，得到在磨削过程中总排放量随时间变化的模型为 3.32。

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