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。金属加工在线记者认为，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。

　　“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。运用有限元分析手段，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。

　　虽然从目前来看，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。虽然从目前的技术水平和成本的角度来看，在机械运动中增加能量回收系统还受到许多因素制约，但在液压系统中，蓄能器的运用可有效的降低泵站电机的功率，减少系统空载损耗，提高液压系统的效率。蓄能器还可以减小系统压力的波动，减轻对液压元件的冲击，延长使用寿命。

　　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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