數控機床當前發(fā)展趨向是高速、高精度、復合加工和多軸聯動等。然而，這一僅著眼于技術性能提升的發(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控機床的新局面。
過去的10年，全球領先的機床制造商都致力于數控機床技術性能的提高，不斷相互超越的新產品。例如復合加工機床、并聯運動機床、倒置式加工機床、超精密機床等。可以預測，在未來的10年里，機床制造商和研發(fā)機構將在機床與環(huán)境和人的關系領域爭奪制高點，形成“超脫”競爭對手的新產品，例如智能機床、網絡機床、綠色機床等以適應產業(yè)轉型升級和發(fā)展低碳經濟的需要。
機床是一種用能產品(EnergyUsingProduct，即EuP)，其設計、制造、使用和回收將受到有關法規(guī)和標準的制約。2008年10月歐盟委員會向歐洲議會提交了《用能產品生態(tài)設計指南》2009～2011年的工作計劃，將機床產品列為十大用能產品之一。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裝備與設計技術研究所開展“機床生態(tài)設計預研”項目，預計將在2012年出臺相關法規(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)生產的時代使命，也是我國經濟可持續(xù)發(fā)展的需要。我國是世界機床生產大國和消費大國，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，現階段如何實現低碳機床呢？
我國大多數機床型號陳舊、役齡較長，年久失修。首先，應對服役5年以上的機床進行空運轉功率測量，對運轉效率低下和高能耗的機床進行檢修或淘汰。
其次，由于機床的生產效率主要由高性能刀具來體現，因此采用先進的刀具和合理的切削參數，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。隨著刀具涂層技術的進步，干切削將會逐步獲得應用。當前，采用微量潤滑技術(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計。而輕量化設計又主要體現在以下四個方面：
一是新結構，采用桿機構、焊接結構、箱中箱結構、臺中臺結構，通過輕量化和直接驅動減少驅動移動部件的電動機功率。二是借助計算機進行機床結構的優(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，當出現振動時，加以抑制或補償。
如果我國5000多家機床制造廠家和數十萬家機床使用廠家都加以重視，未來將是我國制造業(yè)走向低碳經濟的一大步。
(來源：中國工業(yè)報) |
