沈陽(yáng)機(jī)床（集團(tuán)）有限公司 孔令友

　　自從20世紀(jì)中期，數(shù)控機(jī)床問(wèn)世以后，引領(lǐng)了機(jī)床行業(yè)的一次大發(fā)展，新技術(shù)的運(yùn)用使得機(jī)床的性能、精度、可靠性等方面有了較大的提高。金屬加工在線(xiàn)記者認(rèn)為，當(dāng)技術(shù)上的提升可以滿(mǎn)足絕大部分用戶(hù)對(duì)加工零件的需要時(shí)，數(shù)控機(jī)床下一步的發(fā)展方向在哪里，成為當(dāng)前機(jī)床制造企業(yè)需要思考面對(duì)的問(wèn)題。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，機(jī)床的發(fā)展必須是以滿(mǎn)足用戶(hù)需求為最終目標(biāo)的。在解決完零件加工的精度、效率問(wèn)題后，用戶(hù)自然會(huì)考慮能源的消耗、操作維護(hù)的便利等方面，“綠色機(jī)床”就是按此理念下提出的概念。

　　“綠色機(jī)床”的核心概念即是減少對(duì)能源的消耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在零件被切削加工的過(guò)程中，消耗的能源中只有25%左右是用于金屬的切削上，這部分才是有用功，其它能源都消耗在維持機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)，保證精度、剛性等方面的輔助措施上，節(jié)約能源就是要減少這部分的能源消耗，用最少的能源消耗來(lái)滿(mǎn)足輔助功能的需要。

　　在設(shè)計(jì)階段，對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的就是減少多余的材料，這不但可以減少生產(chǎn)成本，還能夠降低機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中部件移動(dòng)所消耗的能量。運(yùn)用有限元分析手段，可以在材料的重量和系統(tǒng)的剛性間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，避免機(jī)床過(guò)于笨重，當(dāng)然這也依賴(lài)于工程師們對(duì)部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，需要兼顧現(xiàn)有的制造水平。采用重量更輕的新型材料也可以減輕部件的質(zhì)量，比如用密度更小的塑料、鋁合金在某些非承重部件中取代傳統(tǒng)的鋼鐵材料，尤其是在機(jī)床的外觀件中，在滿(mǎn)足防護(hù)要求的同時(shí)，新材料更容易達(dá)到好的外觀效果。國(guó)外的一些機(jī)床廠，例如德國(guó)EEW公司的高速5軸加工中心，甚至使用了碳纖維來(lái)做為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，大大的降低了整機(jī)重量。

　　雖然從目前來(lái)看，碳纖維等一些新型材料造價(jià)過(guò)于昂貴，不適合在機(jī)床行業(yè)廣泛應(yīng)用，但它預(yù)示了機(jī)床發(fā)展的一個(gè)方向，隨著技術(shù)的發(fā)展，新材料必將在以鋼鐵為代表的機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用。

　　考慮能量回收，是另一個(gè)減少機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)中能量消耗的辦法。在重型機(jī)床上，優(yōu)化結(jié)構(gòu)減輕的重量畢竟有限，為保證足夠的強(qiáng)度和剛性，還是必須采用足夠多的材料。能量回收是取得大幅度節(jié)能效果的重要措施，在機(jī)床減速的過(guò)程中，回收的能量可以?xún)?chǔ)存起來(lái)，對(duì)于頻繁起動(dòng)、運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量較大的機(jī)床來(lái)說(shuō)，可以達(dá)到明顯的節(jié)能效果。雖然從目前的技術(shù)水平和成本的角度來(lái)看，在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中增加能量回收系統(tǒng)還受到許多因素制約，但在液壓系統(tǒng)中，蓄能器的運(yùn)用可有效的降低泵站電機(jī)的功率，減少系統(tǒng)空載損耗，提高液壓系統(tǒng)的效率。蓄能器還可以減小系統(tǒng)壓力的波動(dòng)，減輕對(duì)液壓元件的沖擊，延長(zhǎng)使用壽命。

　　機(jī)床的綠色設(shè)計(jì)中，還包含著容易被忽視的一方面，就是系統(tǒng)的可升級(jí)性，這方面即包括硬件，也包括軟件。在機(jī)床設(shè)計(jì)階段，考慮使用多功能部件及模塊化的部件來(lái)組裝產(chǎn)品，同類(lèi)機(jī)床可以統(tǒng)一部件的接口。一旦發(fā)生故障，模塊化的結(jié)構(gòu)也便于用戶(hù)檢查和修理。設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)還要預(yù)留功能擴(kuò)展空間，對(duì)于用戶(hù)暫時(shí)不需要的功能，比如自動(dòng)換刀裝置、油溫冷卻裝置等，做成可選擇的部件，留好相應(yīng)的電氣及機(jī)械的設(shè)計(jì)空間，方便用戶(hù)在以后有需要的時(shí)候進(jìn)行擴(kuò)展。具有良好的可升級(jí)性的產(chǎn)品，可以避免用戶(hù)重新購(gòu)入設(shè)備造成的資源浪費(fèi)。

　　同其他工業(yè)產(chǎn)品一樣，機(jī)床的綠色設(shè)計(jì)是要兼顧產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、運(yùn)轉(zhuǎn)成本、維護(hù)成本和環(huán)境成本，找出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，只偏執(zhí)于某一方向是不符合主流市場(chǎng)的需要的，不會(huì)得到市場(chǎng)的認(rèn)可。這一方面即需要機(jī)床廠不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)，改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品，也需要客戶(hù)對(duì)機(jī)床產(chǎn)品加深了解，對(duì)產(chǎn)品的性能和特點(diǎn)進(jìn)行綜合比較，而不是一味的追求低價(jià)。