機(jī)床節(jié)能：提高加工節(jié)奏緊密度 挖掘各元件節(jié)能潛力
對于機(jī)床設(shè)備來說，節(jié)能以提高能源利用率、降低能源成本的重要性日益顯露出來辐真。通過提高加工節(jié)奏緊密度以減少待機(jī)時間和挖掘各元件節(jié)能潛力，如對冷卻潤滑劑輸送等元件的優(yōu)化設(shè)計(jì)崖堤，可以節(jié)省下很大一部分資金侍咱。
由于能源成本日益加大，因此機(jī)床的能源消耗越來越引起人們的注意。但是沒有人能意識到如何通過采用現(xiàn)有的工藝技術(shù)楔脯，來挖掘出節(jié)省能源的潛力撩轰。實(shí)際上，只要在設(shè)備上使用測量技術(shù)昧廷，即可實(shí)現(xiàn)這種改觀堪嫂。諸如通過加設(shè)和關(guān)閉防護(hù)門，能源效益即可得到顯著的改善蛙陆。
迄今為止笨迂，設(shè)備的外圍裝備和輔助設(shè)施一直是工業(yè)領(lǐng)域在提高能源效益方面所采取的最優(yōu)化改造措施的主要對象。屬于此方面的諸如廠房的空氣調(diào)節(jié)設(shè)備买鹊、照明設(shè)施和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)（如空壓機(jī)捍彼、壓縮機(jī)、泵和通風(fēng)設(shè)備等）筑卑。雖然人們非常清楚高效節(jié)能措施可以極大降低設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用蒜猎，但是，高效的節(jié)能措施的普及工作還是步履蹣跚陈售。
目前川麦，生產(chǎn)設(shè)備尤其是切削機(jī)床，其能源消耗在對節(jié)能潛力的探究上仍得不到足夠的重視（圖1）伦颠。近期善歌，切削機(jī)床的用戶發(fā)現(xiàn)其加工設(shè)備的耗電量在持續(xù)增加，并開始通過效率測定的方式來對電耗進(jìn)行評定侮杆。機(jī)床制造廠家在近幾年里也意識到了這個問題的緊迫性吸哩，經(jīng)常會從客戶那里了解這方面的意見。
圖1
能源消耗與加工節(jié)奏緊密相關(guān)
對于德國范圍內(nèi)安裝使用的所有機(jī)床設(shè)備的整體能耗來說疮蹦，由于目前還缺少完整的數(shù)據(jù)資料诸迟，因此尚無法得出可靠的論述。但是從中可以看出愕乎，無論是一個企業(yè)的單臺設(shè)備的能耗阵苇，還是全部設(shè)備在不同加工方式上的能耗，都顯得非常重要感论。對使用壽命周期的分析結(jié)果表明绅项，一臺中等規(guī)格的加工中心依據(jù)不同的使用條件，其電能開支每年可以達(dá)到8800歐元比肄，占到整個運(yùn)行費(fèi)用的20%快耿。在現(xiàn)代化的加工中心和自動車床以及后續(xù)項(xiàng)目的年耗電量的基礎(chǔ)上，不同加工場合的能耗可以高達(dá)45000kW·h薪前。
根據(jù)不同的加工方式润努，能源消耗量可以被分配到各個加工時間段和設(shè)備的待機(jī)時間里关斜。在三班作業(yè)的模式下，批量加工作業(yè)的耗電量明顯地占到97%以上铺浇；而在單件加工作業(yè)中痢畜，待機(jī)時間的電耗最多可以占到年能耗的43%。從所示的結(jié)果上祷消，可以推導(dǎo)出采取有效優(yōu)化措施的策略（圖2）轴及。
圖2 設(shè)備運(yùn)行的小時數(shù)越少，則降低待機(jī)耗能的措施就越顯重要约落。
在此例中塑渤，耗電量由此可以降低43%。
針對批量加工作業(yè)确铛，提高單個工件的能源效率饱舆，這種做法是富有成效的；而單件加工的節(jié)能潛力巨揪，則可以通過選擇性地連續(xù)切斷設(shè)備相關(guān)部件電源的做法來實(shí)現(xiàn)稻蒂。對于兩班作業(yè)，可以采取諸如在空班時關(guān)閉工作門的措施涂嫡，由此可以節(jié)省高達(dá)14%的能源費(fèi)用秒牙。例如在檢查設(shè)備時，有些部件如液壓抬泛、照明或液壓與主軸的通風(fēng)裝置即可自動關(guān)閉一段時間攻臀，這也是上述的一種情況。
關(guān)閉工作門可以節(jié)省14%的能耗
哪些部件會導(dǎo)致哪部分能耗纱昧，這又要取決于加工類型刨啸、設(shè)備配置、加工任務(wù)和做選擇的元件等因素砌些。各元件的節(jié)能潛力各不相同呜投。
圖3 在三班作業(yè)的設(shè)備上對部件進(jìn)行優(yōu)化加匈，可以
挖掘出最大的節(jié)約潛力存璃。在此例子中，液壓馬達(dá)雕拼、
驅(qū)動裝置和低壓冷卻劑泵都是耗電量大的部件
在現(xiàn)代化自動車床上所做的能源測量的例子中（圖3）纵东，所示為較小切削力加工時的三班批量加工作業(yè)的情況。此時15000kW·h液壓馬達(dá)所占的比例最大啥寇。其主要原因在于所制造的液壓泵直接由電網(wǎng)驅(qū)動偎球，因此可以獲得穩(wěn)定的4kW功耗。工藝流程所需的實(shí)際功率由一個機(jī)械節(jié)流閥進(jìn)行控制辑甜，過多和未被利用的油品會以循環(huán)的方式衰絮，返回到油箱里。假設(shè)液壓系統(tǒng)只占用30%的加工時間，那么通過采用轉(zhuǎn)速可調(diào)的液壓機(jī)組增珠，最多可達(dá)到10000kW·h /年的節(jié)能目標(biāo)谓虽。在此例中，居于第二位的才是由兩個主軸電機(jī)和為數(shù)眾多的進(jìn)給及旋轉(zhuǎn)電機(jī)組成的（包括工作電子裝置在內(nèi)）整體驅(qū)動系統(tǒng)弓并，其功耗將近達(dá)到13000kW·h笤簸。這些元件的效率很高，因此節(jié)能的關(guān)鍵是在于一個與流程相匹配的尺寸定義上远丸。在所觀察的例子中沛愕，驅(qū)動裝置的負(fù)荷處于一個不理想的耗能載荷范圍。通過最佳的尺寸設(shè)定喜毅，可以在較低的購置成本的基礎(chǔ)上姑享，也使電機(jī)和電子裝置達(dá)到較好的效率。當(dāng)然苇皂，如果部件的范圍很寬妓唬，設(shè)備的加工靈活性自然會受到制約。在整體能耗中占有重要分量的另一個因素便是KSS（冷卻潤滑劑）泵和主軸與電控柜的風(fēng)扇拳喘。這里也可以通過采用實(shí)際需要的元件苫昌，來實(shí)現(xiàn)未被利用的節(jié)約潛能。
上述結(jié)論表明幸海，通過對各個元件能耗的測試祟身，可以得出對整體設(shè)備的效率和節(jié)約潛力的有說服力的證明。持續(xù)使用現(xiàn)有的高效技術(shù)物独，也可以實(shí)現(xiàn)顯著降低機(jī)床運(yùn)行費(fèi)用的目的袜硫。對此，在新設(shè)備的采購決策過程中挡篓，需要解決節(jié)能意識不強(qiáng)和對設(shè)備壽命循環(huán)費(fèi)用認(rèn)識不足的問題婉陷。
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