机床再制造节能途径研究

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1、机床再制造节能途径研究　　摘要：对于废旧机床或普通机床而言，通过再制造技术成为新型数控机床的途径有许多。其中一些面向再制造的途径具有良好的节能降耗作用。就机床的构成而言，再制造前后机床的结构形态和功能组件都有较大的区别，能量的消耗量和分布也有所不同。　　关键词：再制造；节能　　1.节能改进途径　　面向再制造的节能性改进典型的途径有如下各方面：　　（1）电机由传统的普通交流异步电机替代为新型的变频调速电机；　　（2）传动系统部分将机械传动结构大为简化，使传动链大大缩短；　　（3）提高机械结构部件如主轴、导轨等的静、动态刚度和阻尼精度，使耐磨性提高而热变形减少，适应连续的自动化加工和

2、提高加工生产率；　　（4）更多的采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等，减小了接触面之间的摩擦、消除了传动间隙并获得更高的加工精度；　　（5）将机床导轨改造成为恒流闭式静压导轨，这种形式的导轨避免了传统复合式导轨静动摩擦系数差别大，导轨易磨损，定位精度低等缺陷，提高了导轨的刚度，延长了导轨的使用寿命。5　　（6）为满足静压油膜可靠建立，导轨必须根据磨损情况修复、提精，满足导轨直线性、平行性和平面度的要求。在导轨结合面进行补充加工，粘贴聚四氟乙烯导轨板，导轨面开设润滑油槽。　　（7）增加了与再制造机床自动化配套的相关装置，如刀具自动夹紧与换刀装置、自动排屑装置

3、等辅助装置，避免了在零件制造过程中，大量的时间用于更换刀具、装卸零件、测量和搬运零件等非切削时间上等等。　　为了使机床的整体能耗情况得到清晰的描述思路和机床整体节能方案得到实施，需要重点对机床主要功能模块的再制造情况及相关途径进行分析。　　2.主传动系统能耗模块再制造　　机床的主传动系统主要是由主轴电机、传动系统和主轴组件等构成。与再制造之前的机床相比，传动形式有较大的区别如图2.1所示。　　机床经过再制造后已经大部分或全部取消了主轴箱内的齿轮传动系统，改由主轴伺服电机驱动，并能实现无极自动调速，因而省去了主轴箱内较为复杂的机械传动链，并且主传动与进给传动由数控系统协调工作互不影

4、响，故机床经过再制造后的加工精度更高。　　该部分的能耗模块一般包括电机驱动，电机和机械传动三个部分，但主要的损耗发生在电机和机械传动两部分，如图2.2所示。　　图2.2主传动能耗模块的能量损耗输入功率包含了电机损耗部分，机械传动损耗部分和切削区的功率部分。电机功率的损耗主要是由于定/转子的铁损、铜损、摩擦损耗及杂散功率等引起的；而机械传动部分的损耗则是由于传动件之间的摩擦、阻尼等产生的能量消耗。因此，从能量的角度看，机床经过再制造后传动链的缩短不仅提高了传动效率和精度，也在能耗上减少了许多不必要的损耗，达到了节能降耗的效果。5　　3.进给系统能耗模块再制造　　再制造前后的进给系统

5、也有较大的区别，再制造之前的进给系统是由主传动系统通过挂轮等传动机构驱动，没有独立的电机及控制系统。而再制造之后都有独立的电机及能耗子系统。　　进给系统的传动系统采用滚珠丝杠的传动形式，把丝杠和螺母旋合螺旋槽之间放置适量的滚珠作为中间滚动体，借助于滚珠的作用，将滑动接触变成滚动接触，从而把滑动摩擦转化为滚动摩擦，减小了摩擦损耗。　　再制造之前，进给系统的传动链较长且复杂，经过再制造后若采用伺服直驱的进给方式，可取消从电动机到工作台间的中间环节，这样进给传动链缩短为零，提高了加工可靠性的同时，也减少了相应环节的能量损耗。　　4.冷却润滑系统能耗模块再制造　　机床的冷却润滑系统通过再

6、制造后，将原有的集中润滑形式改变为各电机分别控制的模式。根据各润滑冷却作用处的油液压力和流量等的大小不同及功能差异，采用分开独立供油的方式。这样的好处是可以根据加工过程的实际情况按照需求供应冷却液和润滑液。如图4.1所示为某机床再制造后的冷却润滑系统图：　　由图可知，供应各处的润滑油和冷却液需要的排量和产生的压力都由相应的仪表进行显示，各液路按所需的油量分配到润滑和冷却点，同时由控制器完成各自点的润滑冷却时间、润滑冷却次数、故障报警以及停机的控制，实现自动控制和按需分配的目的。对于机床液压部分油液温度的控制将在后续关键技术部分做更详细的介绍。　　5.液压系统能耗模块再制造5　　将

7、机床的液压系统由原来的集中供油的方式进行分散化处理。机床采用两套液压系统，一套负责给机床床身、滑座、主轴箱提供给静压油和润滑油，这是主要部分。另一套功率相对较小，负责提供主轴刀具、主轴变速、主轴箱液压补偿等用油。两套系统共用一个油箱，且对应各处的油液供应都有相应的变频电机进行流量的调节。如图5.1所示为某大型机床进行再制造后的液压油箱。　　6.其他能耗模块再制造　　其他能耗模块的再制造内容主要是改进了用于辅助工序的自动化装置，如自动换刀装置和自动排屑装置等。　　与再制造之前的机床