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未来机床的发展目标-绿色机床

  自从20世纪中期,数控机床问世以后,引领了机床行业的一次大发展,新技术的运用使得机床的性能、精度、可靠性等方面有了较大的提高。当技术上的提升可以满足绝大部分用户对加工零件的需要时,数控机床下一步的发展方向在哪里,成为当前机床制造企业需要思考面对的问题。
  毫无疑问,机床的发展必须是以满足用户需求为最终目标的。在解决完零件加工的精度、效率问题后,用户自然会考虑能源的消耗、操作维护的便利等方面,“绿色机床”就是按此理念下提出的概念。
  首先,“绿色机床”的核心概念即是减少对能源的消耗。据统计,在零件被切削加工的过程中,消耗的能源中只有25%左右是用于金属的切削上,这部分才是有用功,其它能源都消耗在维持机床运转,保证精度、刚性等方面的辅助措施上,节约能源就是要减少这部分的能源消耗,用最少的能源消耗来满足辅助功能的需要。
  在设计阶段,对机床结构优化的目的就是减少多余的材料,这不但可以减少生产成本,还能够降低机床运转过程中部件移动所消耗的能量。运用有限分析手段,可以在材料的重量和系统的刚性间找到一个平衡点,避免机床过于笨重,当然这也依赖于工程师们对部件结构设计的经验,需要兼顾现有的制造水平。采用重量更轻的新型材料也可以减轻部件的质量,比如用密度更小的塑料、铝合金在某些非承重部件中取代传统的钢铁材料,尤其是在机床的外观件中,在满足防护要求的同时,新材料更容易达到好的外观效果。国外的一些机床厂,例如德国EEW公司的高速5轴加工中心,甚至使用了碳纤维来做为结构构件,大大的降低了整机重量。
  其次,机床上的主要部件之一为夹具,也可称之为卡盘,之前为了提高批量加工工件的效率,从而研发了亚虎娱乐注册,但随着加工业的发展,人类环保意识的增强,新一代的动力源夹具——气动夹具成为设计员的设计理念。常州海斯特设计的亚虎娱乐平台与亚虎娱乐注册相比,亚虎娱乐平台结构简单,使用成本和故障率低,且环保无污染。主要以空气为动力源,仅一台1立方的气泵可同时操作8-10台亚虎娱乐平台,而且气压回转器部分夹紧松开均无漏气现象,可节省气源,更减少了使用亚虎娱乐注册所发生的使用成本和维护成本(如液压油),而且销售价较传统液压和亚虎娱乐平台相比更是经济实惠,可满足于国内绝大部分设备使用的用户。
  另外,从目前来看,碳纤维等一些新型材料造价过于昂贵,不适合在机床行业广泛应用,但它预示了机床发展的一个方向,随着技术的发展,新材料必将在以钢铁为代表的机床上得到广泛应用。
  考虑能量回收,是另一个减少机床运转中能量消耗的办法。在重型机床上,优化结构减轻的重量毕竟有限,为保证足够的强度和刚性,还是必须采用足够多的材料。能量回收是取得大幅度节能效果的重要措施,在机床减速的过程中,回收的能量可以储存起来,对于频繁起动、运动部件质量较大的机床来说,可以达到明显的节能效果。
  机床的绿色设计中,还包含着容易被忽视的一方面,就是系统的可升级性,这方面即包括硬件,也包括软件。在机床设计阶段,考虑使用多功能部件及模块化的部件来组装产品,同类机床可以统一部件的接口。一旦发生故障,模块化的结构也便于用户检查和修理。设计机床时还要预留功能扩展空间,对于用户暂时不需要的功能,比如自动换刀装置、油温冷却装置等,做成可选择的部件,留好相应的电气及机械的设计空间,方便用户在以后有需要的时候进行扩展。具有良好的可升级性的产品,可以避免用户重新购入设备造成的资源浪费。
  同其他工业产品一样,机床的绿色设计是要兼顾产品的生产成本、运转成本、维护成本和环境成本,找出最优化的设计,只偏执于某一方向是不符合主流市场的需要的,不会得到市场的认可。这一方面即需要机床厂不断开发新技术,改进现有产品,也需要客户对机床产品加深了解,对产品的性能和特点进行综合比较,而不是一味的追求低价。

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