機床制造也應低碳

時間:2011-01-18

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導語:數(shù)控機床當前發(fā)展趨向是高速、高精度、復合加工和多軸聯(lián)動等。然而,這一僅著眼于技術(shù)性能提升的發(fā)展趨勢遠遠不能滿足當前科技潮流的要求,作為制造業(yè)的重要工具。

      數(shù)控機床當前發(fā)展趨向是高速、高精度、復合加工和多軸聯(lián)動等。然而,這一僅著眼于技術(shù)性能提升的發(fā)展趨勢遠遠不能滿足當前科技潮流的要求,作為制造業(yè)的重要工具,機床研發(fā)還將考慮機床與環(huán)境和使用者關(guān)系的和諧。高性能、綠色化、智能化的集成和融合才能開創(chuàng)面向未來的高性能數(shù)控機床的新局面。
  過去的10年,全球領(lǐng)先的機床制造商都致力于數(shù)控機床技術(shù)性能的提高,不斷相互超越,推出令人眼花繚亂的新產(chǎn)品。例如復合加工機床、并聯(lián)運動機床、倒置式加工機床、超精密機床等??梢灶A測,在未來的10年里,機床制造商和研發(fā)機構(gòu)將在機床與環(huán)境和人的關(guān)系領(lǐng)域爭奪制高點,形成“超脫”競爭對手的新產(chǎn)品,例如智能機床、網(wǎng)絡(luò)機床、綠色機床等以適應產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和發(fā)展低碳經(jīng)濟的需要。
  機床是機械制造工業(yè)中廣泛使用的裝備,是一種用能產(chǎn)品(En鄄ergyUsingProduct,即EuP)。它的設(shè)計、制造、使用和回收將受到有關(guān)法規(guī)和標準的制約。2008年10月歐盟委員會向歐洲議會提交了《用能產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計指南》2009~2011年的工作計劃,將機床產(chǎn)品列為十大用能產(chǎn)品之一。由德國弗朗霍夫應用研究促進會的微系統(tǒng)裝配和包裝研究所以及生產(chǎn)裝備與設(shè)計技術(shù)研究所開展“機床生態(tài)設(shè)計預研”項目,預計將在2012年出臺相關(guān)法規(guī)或指令,對機床的能耗加以限制,這必將對我國機床產(chǎn)品出口造成新的“綠色壁壘”。
  節(jié)能減排是21世紀工業(yè)生產(chǎn)的時代使命,也是我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要。我國是世界機床生產(chǎn)大國和消費大國,機床的擁有量大約700萬臺。如果每天每臺節(jié)約1kWh,全年將有可能節(jié)約電能20億kWh以上。
  那么,現(xiàn)階段如何實現(xiàn)低碳機床呢?
  我國大多數(shù)機床型號陳舊、役齡較長,年久失修。首先,應該對服役5年以上的機床進行空運轉(zhuǎn)功率測量,對運轉(zhuǎn)效率低下和高能耗的機床進行檢修或淘汰。
  其次,由于機床的生產(chǎn)效率主要由高性能刀具來體現(xiàn),因此采用先進的刀具和合理的切削參數(shù),減少切除單位體積切屑所需的能耗,或者提高單位能耗所創(chuàng)造的價值。
  再其次,則是借助編程軟件對數(shù)控程序進行優(yōu)化,使刀具軌跡盡量處于連續(xù)運動狀態(tài),減少運動方向和速度的突然變化,以降低驅(qū)動電動機的能耗。
  再次,對機床進行能源管理,采用低能耗高效率的液壓、氣動、潤滑和切削液等輔助裝置,減少非切削過程的能源消耗,及時關(guān)閉不使用的輔助裝置的電源。
  最后,還應注意的是切削液是機床使用過程中不可缺少的輔助材料,也是主要的污染源。隨著刀具涂層技術(shù)的進步,干切削將會逐步獲得應用。當前,采用微量潤滑技術(shù)(MQL)是推廣綠色制造的首選方案。
  事實上,所謂綠色生態(tài)機床,其主要特點在于其部件特別是移動部件的輕量化設(shè)計。而輕量化設(shè)計又主要體現(xiàn)在以下四個方面:
  一是新結(jié)構(gòu),采用桿機構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)、箱中箱結(jié)構(gòu)、臺中臺結(jié)構(gòu),通過輕量化和直接驅(qū)動減少驅(qū)動移動部件的電動機功率。二是借助計算機進行機床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和仿真,在保證機床剛度的前提下,降低鑄件的壁厚和重量,但要獲得一個高質(zhì)量的薄壁鑄件不是一件容易的事,許多材料和鑄造工藝問題有待解決。三是新材料的應用,采用鋁合金、碳素纖維、工程陶瓷等材料替代鋼材和鑄鐵制造機床零部件。但其經(jīng)濟性、可靠性有待進一步評估。四是自適應控制,開發(fā)智能化機床時對機床的動態(tài)性能進行實時監(jiān)控,當出現(xiàn)振動時,加以抑制或補償。
  低碳經(jīng)濟涉及千家萬戶,不管是老百姓還是企業(yè)。如果我國5000多家機床制造廠家和數(shù)十萬家機床使用廠家都加以重視,正所謂,今天一小步,明天將是我國制造業(yè)走向低碳經(jīng)濟的一大步。

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