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机床行业期待“绿色”


  “绿色、智能是本届展会主题,同时也是世界机床工具业的发展趋势。绿色机床是指机床在生产、应用过程中的绿色化,即能耗更低、材料更少、重量更轻、效率更高。”中国机床总公司总裁郝明在日前举行的第十一届中国国际机床工具展览会上表示。
  
  在展会同期举行的智能化和绿色制造高峰论坛上,与会专家一致呼吁,环保、节能减排是制造业尤其是作为工作母机的机床行业产业升级的主导趋势,可以说,面对传统高能耗、高物耗的现状,发展高能耗绿色机床技术是实现制造业可持续发展的必由之路,对中国机床行业产业结构现代化转型有重大意义。
  
  “世界看好中国市场,再加上本土企业高端产品做不上去,导致进口额多年持续增长。”郝明以机床、刀具使用大户航空航天工业为例指出,一方面,国产机床、刀具的水平无法满足航空工业快速发展的要求,进口机床和刀具占据了很大比例;另一方面,西方发达国家对航空领域关键零部件和制造装备限制出口。“因而,这是中国机床工具行业可以有所作为,也是应该努力突破的重点用户领域。”
  
  郝明进一步指出,国家提出了2020年在航空航天领域机床国产化率要达到80%的目标,这需要包括数控系统、功能部件、主机企业在内的整个行业的一致努力。“机床是工作母机,国家应对航空航天工业所需机床予以支持。另外,企业也要对产品进行特色定位,针对用户领域重点开发自己的强势产品,通过加大投入开发特色产品从而更多地占领中高端市场,否则在低端市场打价格战会严重拖累效益。”他坦承,即使是国产中高端机床,关键零部件大多靠进口,客观来说进口零部件在稳定性、可靠性、功能上优于国产产品不少,“我们必须要突破这一瓶颈,否则只能跟在其他国家后面”。
  
  重庆大学绿色制造技术研究所所长曹华军教授认为,我国金属加工业实现绿色制造的关键是高能效绿色机床技术的发展。国家统计局2010年数据也表明,我国制造业能源消耗占能耗总量的60%,每年约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。“我国机床保有量超过800万台,2011年机床产量达85.99万台,均列世界第一,但是我国机床行业材料消耗大、能耗高、可靠性不高。”
  
  据悉,根据欧盟“下一代生产系统”研究计划,绿色机床应具有如下特点:一是机床主要零部件由可再生材料制造;二是机床的重量和体积减少50%以上;三是通过减轻移动部件质量、降低空运转功率等措施使功率消耗减少30~40%;四是使用过程的各种废弃物减少50%~60%,保证基本没有污染的工作环境;五是报废机床的材料接近100%可回收。
  
  高级工程师王泽民认为,首先应该在设计环节推进绿色设计,例如推行虚拟设计,通过技术结构创新实施低碳设计,轻量化设计。“要完全达到这样的要求并非易事,但国内外的学术界和企业界正在努力。”曹华军也认为,机床轻量化,特别是运动部件轻量化设计和应用是提高机床能效的关键技术之一。据悉,轻量化技术主要从两个方面开展,一是采用重量更轻但能达到同样要求的材料,二是对机床部件进行结构优化来减少材料的使用。
  
  “比如采用密度更小的塑料、铝合金在某些非承重部件中取代钢铁材料,尤其是在机床的外观件中,在满足要求的同时,更容易达到较好的外观效果。国外的一些机床,甚至使用了碳纤维作为结构件,大大地降低了整机重量。它预示了机床发展的一个方向。”沈阳机床的孔令友举例指出。孔令友强调,机床的绿色设计还有一个容易被忽视的方面,就是系统的可升级性,这方面包括软件和硬件。“在设计阶段,应当考虑使用多功能部件以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。设计机床时,还应当预留功能扩展空间。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。”
  
  曹华军呼吁,在制造时,机床行业应该更多地采用高能效电动机和变频技术。“一台电动机的能耗成本在其整个生命周期成本中占97%以上,因此高效的电动机产品可以在原有的基础上,通过电、磁、机械和通风的优化,切实降低电动机各方面的损耗,降低运行的成本和加快投资的回收。”例如常规的传动系统中,制动产生的能量经常以热能的形式被浪费掉,而通过技术创新的变频器具有再生能量回馈功能,可以把电动机的制动能量回馈到电网中,而不是在制动电阻中消耗,例如某品牌的变频器,通过实施智能再生能量回馈技术,可节约能源多达50%。
  
  “高能效的绿色机床技术已经成为国内外业界关注的热点。运动部件轻量化技术既减少了机床物料消耗,又提高了运行效率;能量管理技术加强了对运行过程的能源消耗情况的管理,是迈向绿色化的重要一步;高效电机和变频技术提高了驱动运行系统的运行效率;高效冷却润滑技术实现了加工过程资源的有效运用和效率的提高。”曹华军等专家认为,提高工艺的稳定性,减少加工报废引起的加工能耗和材料的浪费也是节能的重要方面;采用高精度的成形技术替代粗加工或半精加工也具有很大的节能前景。

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