百家談：機(jī)床綠色制造技術(shù)及裝備市場(chǎng)
2020-09-01
互聯(lián)網(wǎng)中國(guó)鑄造網(wǎng)7990核心提示：世界各國(guó)已經(jīng)普遍認(rèn)識(shí)到未來(lái)國(guó)際制造業(yè)將不再是傳統(tǒng)的資本、資源和勞動(dòng)力競(jìng)爭(zhēng)，而是高生產(chǎn)率、高質(zhì)量、高技
| 世界各國(guó)已經(jīng)普遍認(rèn)識(shí)到未來(lái)國(guó)際制造業(yè)將不再是傳統(tǒng)的資本、資源和勞動(dòng)力競(jìng)爭(zhēng)，而是高生產(chǎn)率、高質(zhì)量、高技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，節(jié)能減排將成為制造業(yè)升級(jí)的主導(dǎo)趨勢(shì)。本刊特邀請(qǐng)相關(guān)行業(yè)專(zhuān)家和企業(yè)，就“綠色制造”的話題暢所欲言，希望提供一些有價(jià)值的參考。 |
世界各國(guó)已經(jīng)普遍認(rèn)識(shí)到未來(lái)國(guó)際制造業(yè)將不再是傳統(tǒng)的資本、資源和勞動(dòng)力競(jìng)爭(zhēng)，而是高生產(chǎn)率、高質(zhì)量、高技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，節(jié)能減排將成為制造業(yè)升級(jí)的主導(dǎo)趨勢(shì)。本刊特邀請(qǐng)相關(guān)行業(yè)專(zhuān)家和企業(yè)，就“綠色制造”的話題暢所欲言，希望提供一些有價(jià)值的參考。同濟(jì)大學(xué)教授、現(xiàn)代制造技術(shù)研究所名譽(yù)所長(zhǎng)張曙：“綠色化”是中國(guó)機(jī)床行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑之一
作為機(jī)床制造商們爭(zhēng)奪的主要市場(chǎng)的高端床領(lǐng)域，過(guò)去10年制造商們致力于提高床的技術(shù)性能，高速、高精度、復(fù)合加工和多軸聯(lián)動(dòng)等。但是在未來(lái)，隨著人們對(duì)于環(huán)境和資源的重視，機(jī)床的發(fā)展也將注重機(jī)床與環(huán)境和人的關(guān)系的和諧，“綠色機(jī)床”必將成為下一步競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵點(diǎn)。床的發(fā)展趨勢(shì)不僅是機(jī)床性能的提高，機(jī)床的綠色化日益受到重視。綠色化和提高性能是不矛盾的，是共存的，集成為下一代高性能機(jī)床。要真正實(shí)現(xiàn)“綠色機(jī)床”，首要的就是要通過(guò)大幅度降低移動(dòng)部件質(zhì)量和減少所需功率來(lái)構(gòu)建具有生態(tài)效益的機(jī)床。綠色機(jī)床提出一種全新理念：減少機(jī)床的重量，節(jié)省材料;降低機(jī)床使用時(shí)的能源消耗，提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。從傳統(tǒng)的以最小的投資賺取最大的利潤(rùn)轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰钌俚馁Y源創(chuàng)造最大的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)理念是“只有足夠的剛度才能保證加工精度，提高剛度就必須增加機(jī)床重量”。因此，現(xiàn)有機(jī)床重量的80%用于“保證”機(jī)床的剛度，而只有20%用于滿(mǎn)足機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)的需要。因此機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化的空間很大?？梢酝ㄟ^(guò)采用新結(jié)構(gòu)和新材料兩個(gè)方面來(lái)優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)。在降低能耗方面，有資料顯示，機(jī)床的各種機(jī)電子系統(tǒng)中，主軸、冷卻單元、冷卻、伺服驅(qū)動(dòng)、液壓5個(gè)主要分系統(tǒng)耗用了88%的電力，而耗用的電力中只有25%直接用于加工，顯示機(jī)床能源利用率具有巨大的提升空間。以金切機(jī)床為例，我們可以采用不同的措施降低其待機(jī)能耗、加工能耗和空載能耗等。北京機(jī)床研究所副總工程師盛伯浩：機(jī)床行業(yè)的“綠色制造”主要集中在減少環(huán)境污染、降低能源消耗、實(shí)現(xiàn)機(jī)床的可持續(xù)發(fā)展3個(gè)方面
從污染方面來(lái)說(shuō)，主要產(chǎn)生污染是在切削液。但我們也不能“一刀切”地認(rèn)為切削液一定不好，它也有降低切削力、減少刀具消耗、改善加工表面粗糙度和沖刷切屑、防止堵塞等好處。行之有效的方法是合理地使用切削液、減少變質(zhì)，并且減少切削液中對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)的使用等。污染的問(wèn)題還包括粉塵和油污的污染、機(jī)床結(jié)構(gòu)上的滲油、滲水等，這些也是需要注意并且針對(duì)不同情況進(jìn)行改進(jìn)的。目前機(jī)床行業(yè)在節(jié)能降耗方面是做得比較不錯(cuò)的?，F(xiàn)在床的效率較高，能夠達(dá)到80%左右。大部分高速精密機(jī)床采用了直接驅(qū)動(dòng)，靈敏度高、效率高，但是在低速大扭矩切削時(shí)直驅(qū)的節(jié)能效果比不上齒輪傳動(dòng)，而且電機(jī)消耗本身很大。那么接下來(lái)我們要在降低能耗提高效率方面下功夫，同時(shí)也要選準(zhǔn)具體的適用場(chǎng)合來(lái)使用直驅(qū)。此外，機(jī)床的空載功率損耗占到整個(gè)機(jī)床功率損耗的10-15%，并且會(huì)導(dǎo)致機(jī)床發(fā)熱?，F(xiàn)在推出的伺服系統(tǒng)可以將空程回轉(zhuǎn)的部分能量反饋儲(chǔ)存起來(lái)，這也是節(jié)能的一部分。我們要通過(guò)合理研究能量消耗比例有良好的工藝需求結(jié)合起來(lái)，合理分析，通過(guò)降低電機(jī)本身的空載來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。在綠色制造方面還有很重要的一塊是機(jī)床的可持續(xù)性發(fā)展。機(jī)床與汽車(chē)等不一樣，并非壞了之后所有的部件都不能再使用。從機(jī)床設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，剛度是第一位的，因而機(jī)床的壽命一般都比較長(zhǎng)。只要保養(yǎng)維修得當(dāng)，只要不是因技術(shù)進(jìn)步被淘汰，機(jī)床的很大一部分部件可以用幾十年，在更換易損件，更新精度高的軸承、絲杠和導(dǎo)軌等運(yùn)動(dòng)副以及數(shù)控等電子系統(tǒng)后就可做成性能不錯(cuò)的二手機(jī)床。要強(qiáng)調(diào)的是，機(jī)床的可持續(xù)性除了要加強(qiáng)維護(hù)之外，機(jī)床一定要考慮其技術(shù)的先進(jìn)性。中國(guó)現(xiàn)在有太多的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床，但是效率、精度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。要真正實(shí)現(xiàn)“綠色制造”，除了回收之外，最主要的是提高單臺(tái)機(jī)床本身的效率，減少單位機(jī)床消耗的物資，提高其單位經(jīng)濟(jì)效率。機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)要注重高效并且要模塊化，這樣即使維修時(shí)也只需換模塊?，F(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)模塊化，如果其他部件也能模塊化更換就可大大延續(xù)機(jī)床的使用壽命并降低資源能耗。滾動(dòng)功能部件分會(huì)高級(jí)顧問(wèn)、國(guó)務(wù)院特殊津貼專(zhuān)家黃祖堯：“綠色滾動(dòng)功能部件”將在現(xiàn)代化床實(shí)施綠色制造的進(jìn)程中發(fā)揮重要的作用
滾珠絲杠副、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副等滾動(dòng)功能部件具有高效、節(jié)能、省力、長(zhǎng)壽命等多種“功能”，在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代，是現(xiàn)代化床實(shí)施綠色制造的得力推手以及核心綠色功能部件。滾珠絲杠副的摩擦系數(shù)為0.003-0.005，傳動(dòng)功率﹥90%，正效率與逆效率基本相同，用較小的力矩就可產(chǎn)生較大的軸向推力，可以很便捷地完成能量轉(zhuǎn)換，比普通滑動(dòng)絲杠副節(jié)省動(dòng)力1/2到3/4。滾珠絲杠副和滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如：采用滾珠絲杠中空、輕量化滾動(dòng)體等輕量化措施，來(lái)減少床移動(dòng)部件的質(zhì)量，從而降低驅(qū)動(dòng)功率。此外，新一代的高速靜音滾動(dòng)功能部件產(chǎn)品采用具有自潤(rùn)、降噪功能的隔離滾珠鏈，可使噪聲降低6-8dBA，在減少滾動(dòng)阻力的同時(shí)，延長(zhǎng)工作壽命2-3倍。而滾動(dòng)功能部件的密封、潤(rùn)滑系統(tǒng)采用綠色環(huán)保的自潤(rùn)式免維修技術(shù)，既節(jié)省了潤(rùn)滑油，還大大降低了對(duì)環(huán)境的污染，并延長(zhǎng)了功能部件的使用壽命和維修成本。對(duì)于正常的疲勞剝損或因局部過(guò)載而損壞的部分零件可以通過(guò)維修、再制造，延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期。在床的所有功能部件中，滾動(dòng)功能部件的可維修性和再制造功能可降低主機(jī)的維修成本，并使優(yōu)質(zhì)合金鋼材得以充分利用。再制造技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張偉：再制造是實(shí)現(xiàn)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的有效途徑;是決定著未來(lái)制造產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力
中國(guó)目前機(jī)床保有量超過(guò)800萬(wàn)臺(tái)，是世界上機(jī)床保有量最大的國(guó)家。但中國(guó)機(jī)床行業(yè)整體水平不高，有相當(dāng)一部分技術(shù)落后的機(jī)床面臨報(bào)廢、閑置、技術(shù)性或功能性淘汰，急需通過(guò)轉(zhuǎn)型升級(jí)提高中國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。再制造不僅是對(duì)廢舊產(chǎn)品進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化修復(fù)或升級(jí)改造，使其質(zhì)量特性不低于原型產(chǎn)品水平的過(guò)程，而且是實(shí)現(xiàn)和保證產(chǎn)品循環(huán)性的決定因素，是一種先進(jìn)的制造與工業(yè)理念，是一系列高新技術(shù)與手段的集成運(yùn)用，是機(jī)床行業(yè)“服務(wù)型”戰(zhàn)略和推進(jìn)產(chǎn)品全生命周期管理的重要途徑。再制造可將產(chǎn)業(yè)鏈后延到“后市場(chǎng)”服務(wù)領(lǐng)域，通過(guò)售后保障服務(wù)提升產(chǎn)品綜合競(jìng)爭(zhēng)力。此外，再制造還可提高制造企業(yè)的利潤(rùn)空間，建立良好的盈利模式。目前中國(guó)開(kāi)展機(jī)床再制造主要的瓶頸和困難，表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：第一，企業(yè)和用戶(hù)對(duì)再制造缺乏統(tǒng)一、正確的認(rèn)識(shí)。很多機(jī)床制造企業(yè)認(rèn)為再制造產(chǎn)品會(huì)對(duì)新品造成市場(chǎng)沖擊，影響新產(chǎn)品的銷(xiāo)售。同時(shí)，用戶(hù)對(duì)再制造的認(rèn)知度很低，認(rèn)為再制造產(chǎn)品就是二手產(chǎn)品，性能一定達(dá)不到新品，與傳統(tǒng)的維修、翻新混淆;第二，缺乏先進(jìn)的再制造技術(shù)和裝備。由于再制造需要綜合利用先進(jìn)的表面工程新技術(shù)、新工藝對(duì)損傷的機(jī)械、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸精度恢復(fù)，利用先進(jìn)的控制技術(shù)和新的設(shè)計(jì)理念對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造升級(jí)，這對(duì)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和綜合集成能力提出了很高要求。這是企業(yè)自身亟待提高的核心能力問(wèn)題;第三，市場(chǎng)缺乏有利于再制造發(fā)展的回收體系和標(biāo)準(zhǔn)體系。
