畢業(yè)設(shè)計論文-面向綠色制造的數(shù)控車床設(shè)計技術(shù)(編輯修改稿)
2025-07-08 01:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 減重節(jié)能 據(jù)統(tǒng)計，機(jī)床使用過程中用于切除金屬的功率只占到 25%左右，各種損耗和輔助功能占去大部分。 機(jī)床綠色化的第一個措施是通過大幅度降低機(jī)床重量和減 少所需的驅(qū)動功率來構(gòu)建具有生態(tài)效益的機(jī)床（ Ecoefficient Machine tool）。綠色機(jī)床提出一種全新的概念：大幅減少機(jī)床重量，節(jié)省材料；同時降低機(jī)床使用時的能源消耗。 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 ” 。因此，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(yùn)動學(xué)的需要。 綠色機(jī)床就是在保證機(jī)床剛度的前提下大幅減少機(jī)床移動部件的重量，達(dá)到省材、節(jié)能的目的。實現(xiàn)這個目標(biāo)的途徑有兩個：通過采用新結(jié)構(gòu)或新的復(fù)合材料來實現(xiàn)輕量化 。 MQL 減排 機(jī)床使用過程中的潤滑冷卻液是有害排放物，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機(jī)床的基本特徵。實現(xiàn)這個目標(biāo)的途徑有以下兩方面： 1) 干切削，不使用冷卻液。這需要機(jī)床具有足夠的剛性和鋒利的 刀具 ，僅適用于某些加工形狀比較簡單的銑削和車削工序。 2) 微量潤滑（ Minimized Quantity Lubrication, 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(fēng)），并使用專門的潤滑劑。 第 4 頁 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 ，選擇合理的刀具幾何角度和切削參數(shù)，可以有效提升切削加工的效率，降低切削過程所需的功率，延長刀具的壽命，從而達(dá)到以較少的資源消耗獲得較大產(chǎn)出的目的。 變廢為寶增值再用 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。傳統(tǒng)的方法是將它作為廢品出售給廢品回收單位，進(jìn)入社會廢品循環(huán)。 江蘇省揚(yáng)力集團(tuán)在該企業(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、熔化澆鑄出高質(zhì)量的球墨鑄鐵件，變廢為寶，制成諸如壓力機(jī)曲軸等關(guān)鍵零件。 第 5 頁 第三章 數(shù)控車 床組件的綠色設(shè)計 主傳動系統(tǒng)的簡化 普通車床的主傳動系統(tǒng)主要是變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計，傳動鏈多、傳動關(guān)系復(fù)雜、制造周期長。與之相比，數(shù)控車床的主傳動采用交、直流主軸調(diào)速電動機(jī)，電動機(jī)調(diào)速范圍大，可無級調(diào)速，使主軸箱的結(jié)構(gòu)大大簡化；同時，由于齒輪的減少，降低了噪聲，也減少了功率或效率損耗。目前，在綠色設(shè)計規(guī)范下，為簡化傳動鏈，數(shù)控車床主軸驅(qū)動主要有三種形式可供選擇： ① 采用變頻電機(jī)，可實現(xiàn)多檔內(nèi)自動無級調(diào)速； ② 采用主軸伺服電機(jī)，實現(xiàn)無級調(diào)速； ③ 由電動機(jī)直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，其中，主軸電動機(jī)與主軸可通過聯(lián)軸器直接連接 ，或采用內(nèi)裝式主軸電動機(jī)直接驅(qū)動。 床身的綠色設(shè)計與制造 床身是數(shù)控車床的主要支承件，其設(shè)計與制造是數(shù)控車床綠色制造的重要方面。目前，采用鋼板焊接床身結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑄件是床身制造的一種新工藝。由于鑄造過程環(huán)境污染嚴(yán)重、能耗高，因此采用鑄件床身不利于改善機(jī)床的綠色性能。在合理的設(shè)計和工藝安排下，鋼板焊接床身結(jié)構(gòu)不但可提高機(jī)床的強(qiáng)度和剛性，而且由于減少了鑄造工藝而大大減少了機(jī)床在制造過程中的環(huán)境污染和能源消耗，具有良好的綠色制造 特性。同時，為了消減車床工作中的振動，可在床身內(nèi)腔填充泥芯和混凝土等阻尼材料，當(dāng)振動時，利用相對摩擦來耗散振動能量 。 需要指出的是，鑄造床身因其具有材料成本低廉、鑄造性能優(yōu)良、易于加工、耐磨性和吸振性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用，所以必須大力推廣綠色鑄造工藝。 潤滑油路的綠色設(shè)計 數(shù)控車床的潤滑油路主要包括主軸箱油路和導(dǎo)軌潤滑油路。一般主軸箱油路是封閉的，機(jī)油在循環(huán)使用，不會飛濺污染環(huán)境 。而導(dǎo)軌潤滑油路則是敞開式的，主要通過安裝在床身尾側(cè)的集中潤滑器集中供油，沒有進(jìn)行回收，是造成機(jī)加工中工作環(huán)境污染的主要因素 。根據(jù)綠色設(shè)計的可回收性設(shè)計思想，為達(dá)到機(jī)油完全回收，可以對導(dǎo)軌潤滑油路進(jìn)行改造或在導(dǎo)軌外加輔助回油槽。此外，從導(dǎo)軌回流的機(jī)油，可能
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