機床在使用過程中不僅消耗能源,還會產(chǎn)生固體、液體和氣體廢棄物,對工作環(huán)境和自然環(huán)境造成直接或間接的污染。從整個機床生命周期內(nèi)審視,如何減少對環(huán)境沖擊的綠色生態(tài)機床就成為當前研究的熱點。綠色生態(tài)機床應(yīng)該具有以下特點:
1)機床主要零部件由再生材料制造。
2)機床的重量和體積減少50%以上。
3)通過減輕移動質(zhì)量、降低空運轉(zhuǎn)功率等措施使功率消耗減少30~40%。
4)使用過程的各種廢棄物減少50~60%,保證基本沒有污染的工作環(huán)境。
5)報廢后機床的材料100%可回收。
綠色生態(tài)機床減重節(jié)能
據(jù)統(tǒng)計,機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。綠色生態(tài)機床的第一個措施是通過大幅度降低機床重量和減少所需功率來構(gòu)建具有生態(tài)效益的機床(Eco-efficient Machine)。綠色生態(tài)機床提出一種全新的概念:大幅度減少機床的重量,節(jié)省材料;同時降低機床使用時的能源消耗。
傳統(tǒng)的機床設(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床重量”。因此,現(xiàn)有機床重量的80%用于“保證”機床的剛度,而只有20%用于滿足機床運動學的需要。因此機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化的空間很大。實現(xiàn)這個目標的途徑是通過采用新結(jié)構(gòu)和新材料兩個方面。
綠色生態(tài)機床MQL減排
機床使用過程中的潤滑冷卻液是有害的排放物,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。因此,大幅度減少冷卻液的使用和排放是綠色生態(tài)機床的基本特征。實現(xiàn)這個目標的途徑有以下兩個方面:
1)干切削,不使用冷卻液。需要機床具有足夠的剛性和鋒利的刀具,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)。MQL適用范圍較廣,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),以及專門的潤滑劑。
綠色生態(tài)機床刀具增效
機床的生產(chǎn)效率出至刀尖上。采用先進的刀具,選擇合理的刀具幾何角度和切削參數(shù),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,延長刀具的壽命,從而達到以較少的資源消耗獲得較大產(chǎn)出的目的。
綠色生態(tài)機床增值再用
金屬切削加工切屑是機床使用過程中主要的固體廢棄物。傳統(tǒng)的方法是將它作為廢品出售給廢品回收單位,進入社會廢品循環(huán)。江蘇省楊力集團在本企業(yè)內(nèi)部將每年數(shù)千噸的鐵屑和鋼屑經(jīng)過分揀、壓塊、配料、溶化澆鑄出高質(zhì)量的球墨鑄鐵件,變廢為寶,制成諸如壓力機曲軸等關(guān)鍵零件。