什么是綠色生態(tài)機(jī)床靶壮？

　　機(jī)床在使用過程中不僅消耗能源怔毛，還會產(chǎn)生固體、液體和氣體廢棄物腾降，對工作環(huán)境和自然環(huán)境造成直接或間接的污染馆截。從整個機(jī)床生命周期內(nèi)審視，如何減少對環(huán)境沖擊的綠色生態(tài)機(jī)床就成為當(dāng)前研究的熱點蜂莉。綠色生態(tài)機(jī)床應(yīng)該具有以下特點：

　　1)機(jī)床主要零部件由再生材料制造蜡娶。

　　2)機(jī)床的重量和體積減少50%以上。

　　3)通過減輕移動質(zhì)量映穗、降低空運轉(zhuǎn)功率等措施使功率消耗減少30～40%窖张。

　　4)使用過程的各種廢棄物減少50～60%幕随，保證基本沒有污染的工作環(huán)境。

　　5)報廢后機(jī)床的材料100%可回收宿接。

　　2.1減重節(jié)能

　　據(jù)統(tǒng)計赘淮，機(jī)床使用過程中用于切除金屬的功率只占25%左右，各種損耗占去大部分醇盏。綠色生態(tài)機(jī)床的第一個措施是通過大幅度降低機(jī)床重量和減少所需功率來構(gòu)建具有生態(tài)效益的機(jī)床(Eco-efficient Machine)腔族。綠色生態(tài)機(jī)床提出一種全新的概念：大幅度減少機(jī)床的重量，節(jié)省材料秘乍；同時降低機(jī)床使用時的能源消耗羽折。

　　傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計理念是“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”崖郎。因此巍樟，現(xiàn)有機(jī)床重量的80%用于“保證”機(jī)床的剛度，而只有20%用于滿足機(jī)床運動學(xué)的需要写雾。因此機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化的空間很大捍幽。實現(xiàn)這個目標(biāo)的途徑是通過采用新結(jié)構(gòu)和新材料兩個方面。

　　2.2 MQL減排

　　機(jī)床使用過程中的潤滑冷卻液是有害的排放物蓬抖，特別是磨削時采用的乳化液對環(huán)境和工人健康都非常有害衩缘。因此，大幅度減少冷卻液的使用和排放是綠色生態(tài)機(jī)床的基本特征肝浴。實現(xiàn)這個目標(biāo)的途徑有以下兩個方面:

　　1)干切削赋荆，不使用冷卻液。需要機(jī)床具有足夠的剛性和鋒利的刀具懊昨，僅適用于加工某些形狀比較簡單的銑削和車削工序。

　　2)微量潤滑(MQL)春宣。MQL適用范圍較廣酵颁，可用于各種加工方法，但需要專門的裝置提供氣霧或低溫空氣(冷風(fēng))月帝，以及專門的潤滑劑躏惋。

　　2.3刀具增效

　　機(jī)床的生產(chǎn)效率出至刀尖上。采用先進(jìn)的刀具嚷辅，選擇合理的刀具幾何角度和切削參數(shù)簿姨，可以大幅度提高切削加工的效率，降低切削過程所需的功率簸搞，延長刀具的壽命扁位，從而達(dá)到以較少的資源消耗獲得較大產(chǎn)出的目的。

　　2.4增值再用

　　金屬切削加工切屑是機(jī)床使用過程中主要的固體廢棄物趁俊。傳統(tǒng)的方法是將它作為廢品出售給廢品回收單位域仇，進(jìn)入社會廢品循環(huán)完骑。江蘇省楊力集團(tuán)在本企業(yè)內(nèi)部將每年數(shù)千噸的鐵屑和鋼屑經(jīng)過分揀、壓塊础恰、配料谢佩、溶化澆鑄出高質(zhì)量的球墨鑄鐵件，變廢為寶呻舆，制成諸如壓力機(jī)曲軸等關(guān)鍵零件绷举。

　　3.聰明加工系統(tǒng)

　　如果綠色生態(tài)機(jī)床的愿景是環(huán)境友好，那么智能機(jī)床的目標(biāo)就是用戶友好芯拇〖紊ⅲ“用戶友好”的含義在于大幅度提高工作效率和工作更加舒適和安全。這就要求機(jī)床能夠自主管理自己淤写，能夠自動識別加工任務(wù)和加工狀態(tài)螟扮，無需或很少需要人工干預(yù)，而且能夠與操作者及時溝通示宫，變得“聰明”起來骏挎，開拓數(shù)控機(jī)床的新紀(jì)元。

　　機(jī)床在加工過程中不可避免會產(chǎn)生各種誤差卸酿，需要采用現(xiàn)代監(jiān)控和補償技術(shù)兜叨，以進(jìn)一步提高機(jī)床的性能和通信能力。2005年衩侥，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所提出“聰明加工系統(tǒng)”(Smart Machining System)的研究計劃国旷。

　　聰明加工系統(tǒng)的五大目標(biāo)是：

　　1)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化。將相關(guān)工藝過程和設(shè)備知識加以集成后進(jìn)行建模茫死，進(jìn)行系統(tǒng)的動態(tài)性能優(yōu)化跪但。

　　2)設(shè)備特征化。開發(fā)特征化的測量方法峦萎、模型和標(biāo)準(zhǔn)屡久，并在運行狀態(tài)下對機(jī)床性能進(jìn)行測量和通信。

　　3)采用下一代數(shù)控系統(tǒng)爱榔。與STEP-NC兼容的接口和數(shù)據(jù)格式被环，使基于CAD模型的機(jī)器控制能夠無縫運行。

　　4)狀態(tài)監(jiān)控和可靠性详幽，開發(fā)測量筛欢、傳感和分析方法。

　　5)在加工過程中直接測量刀具磨損和工件精度的方法唇聘。

　　聰明加工系統(tǒng)的實質(zhì)是制造系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化蝴勉。

　　3.1先進(jìn)過程控制系統(tǒng)

　　先進(jìn)過程系統(tǒng)(Advanced Process System)的內(nèi)涵是監(jiān)測電主軸的工作狀態(tài)。因為電主軸是數(shù)控機(jī)床的心臟，它的狀態(tài)直接關(guān)系到加工精度和加工效率挺赞。其原理是在電主軸殼體中前端軸承附近安裝了加速度傳感器侧焚，使銑削過程中產(chǎn)生的振動可以加速度“g載荷”值的形式顯示。

　　3.2智能溫度控制系統(tǒng)

　　機(jī)床熱變形是影響加工精度的主要因素之一津阻。產(chǎn)生熱變形的因素很多摆地，主要是來自機(jī)床的工作環(huán)境和機(jī)床內(nèi)部的熱影響：

　　1)環(huán)境影響。如車間的溫度分布和溫度變化以及空氣對流宵渡；日光增量、暖氣和鄰近機(jī)床等熱源的影響；以及來自機(jī)床基礎(chǔ)的熱傳導(dǎo)狰碟。

　　2)機(jī)床內(nèi)部的影響童唧。如機(jī)床的零部件的發(fā)熱(軸承、絲桿钉呐、導(dǎo)軌镐胃、電動機(jī)、齒輪桶现、液壓系統(tǒng)等)躲雅，切削過程產(chǎn)生的熱量以及冷卻系統(tǒng)的發(fā)熱。

　　上述熱影響對機(jī)床結(jié)構(gòu)來說是一種復(fù)雜的熱輸入骡和，它隨時間和機(jī)床工作狀態(tài)而變化相赁，是不可預(yù)測的，而最終造成機(jī)床熱變形的大小和部位還取決于機(jī)床結(jié)構(gòu)材料的熱性能慰于，即材料的熱漲系數(shù)钮科、導(dǎo)熱率和熱容量以及機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即部件形狀婆赠、質(zhì)量和熱源的分布绵脯。

　　4. e-機(jī)床

　　在高速加工復(fù)雜的三維輪廓時，經(jīng)常遇到如何優(yōu)化上三個相互關(guān)聯(lián)的數(shù)值：速度休里、精度和表面光潔度蛆挫。例如，當(dāng)粗加工模具時份帐，首先應(yīng)該考慮速度；在精加工小型精密電極時楣导，精度就成為最重要的捎霍；而在光整模具時，追求的卻是表面光潔度漏匿。如何在不同情況下缨吸，合理配置和優(yōu)化機(jī)床的性能來達(dá)到目標(biāo)，是一個復(fù)雜的問題。因為它涉及數(shù)百個CNC參數(shù)源照，諸如運動控制的算法笋窍、伺服環(huán)的增益、前饋锁销、平滑過濾器等项凉。

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