机械加工的节能减耗

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长期以来，在机械加工领域存在着一个被人们忽视的问题，就是机械加工工艺过程中的节能降耗问题。这是因为机械加工设备的能耗往往远低于热工设备和大型冷作设备的能耗，同时也由于在人们的传统观念中，机械加工设备是标准化系列的产品（设备），其运行能耗近乎接近“常数”，而且机械加工工艺虽然不能说有标准的模式，起码说是比较成熟的，没有太深奥的文章可做。

在机械加工工艺的编制过程中，人们往往只从得到满意的产品质量出发，注重产品的加工性和工艺性，而忽视了本产品加工过程中的能耗问题。特别是在新产品试制的机械加工中，这种问题尤为突出。这类产品的工艺编制首先要考虑的是工艺的合理性、可行性，在此前提下考虑生产中各工种间的能力平衡，相应也就对不同的设备进行工序间能力平衡，从而放弃最佳工艺方案。而且在工艺实施过程中，生产管理人员经常擅自调整加工设备，临时平衡设备负荷，在一系列的“平衡”、“调整”过程中，很少有把节能降耗作为主要因素考虑的，无形之中造成很大的能源浪费。在生产中经常遇到的几种明显影响能源消耗的情况及降低能源消耗的具体措施，有以下几种。

1影响能耗的情况

1.1不同种类的设备能耗不同同一种工件、同一工序选用不同的设备可得到同样满意的质量结果，但他们的能耗却十分悬殊。图1所示的材料为铸钢件的轴瓦盖,两排紧固孔的上下面都需要加工。过去的老工艺是把工件排在72426龙门刨上刨平，单件工时4h。但是如果把这个工件排在X53T立铣上加工，工时最多只需30min。计算一下单件耗电量（均以额定功率代替实际功率），龙门刨的功率为52.45kW，4h耗电209.8kWh；立铣的功率是13.38kW，30min耗电6.69kWh。加工一件产品，龙门刨的耗电量是立铣的31倍。改换设备可提高效率，大大降低耗电量，这是一个典型的例子。从这个例子可以看出，编制工艺选择设备时考虑能耗是十分必要的。

1.2同类设备，型号不同能耗不同在一般的企业中，往往同类设备都有不同型号的几台，如立铣X53T、6H12等。有些稍小的工件在两种设备上都能加工，因此在实际生产中，为了平衡设备负荷或在抢任务等情况下，或是把小工件排在大设备上，或是大小设备同时使用，这样无形中会造成很大浪费。以上述两种设备比较，X53T的功率是13.8kW，6H12的功率是8.8kW，使用两种设备能耗比是8∶5，因此在选择设备时，能使用小设备的，绝不使用大设备，以避免造成不必要的浪费。

2降低能耗的措施

2.1适当使用工装在生产过程中常有这样的产品，既可使用通常的方法加工，又可使用工装进行加工。有时工艺人员忽略了这个问题，即造成了能源浪费。在图2所示的管板中钻7个直径为42.5mm的孔，孔中刮两道3.5mm×0.8mm的环形槽。最初的工艺编制是先划孔线再用Z3080钻床钻直径为42.5孔，最后用T68镗床镗3.5×0.8槽，镗床单件工时10h，镗床属精大稀设备，成本高，设备功率是9.7kW，10h耗电97kW•h。后来，考虑到加工能耗因素，征得设计部门同意，将两道槽的尺寸标注统一基准，然后采用专用工装刮槽器，加工单件耗电仅为9.3kW•h。使用工装单件耗电仅为不使用工装的1/10。由此看来，适当使用工装可大大降低加工能耗。在工艺编制过程中应尽量使用专用工装，同时对设计进行工艺性把关，使之便于加工，便于使用工装，以利于降低加工能耗。

2.2适当调整工序间顺序工艺安排往往有一种传统性或按惯例办事，有时要严格遵守某一工艺标准不可逾越。但如果打破常规，对工序进行适当调整，可能得到意想不到的节能效果。例如，加工一种阀门用螺钉，因直径较小，工艺安排先在小六角车成，然后再转6H12立铣加工六方，立铣单件工时3分钟，每根料出10件，共30min。在生产中，操作者提出革新，先将圆钢铣成六方，然后车成。这样不仅小六角车床加工方便，还可节省一道去毛工序，而且铣一根条料仅用工时10min，少用工时20min，每根条料可节省电能5.9kW•h。

2.3合理增加工序增加工序一般给人们的感觉应该是增加能耗，但如果工序增加合理却可以大大提高生产效率，从而降低能耗。如有一种三通，来料是锻造长方形毛坏，工艺安排CA6410车床一次车成。如果增加一道铣床工序把毛坏铣成凸字形，然后再车成三通，这样6H12铣床增加工时5min，但车床CA6140却减少工时15min。CA6140功率是7.84kW，6H12功率是8.8kW，需用系数按0.2计算，加工单件节省电能0.246kW•h。类似的例子还有很多，只要扩展一下思维，对工艺进行合理的改进，便会产生很可观的节能效果。

2.4把单件生产变成批量加工在新产品试制中，绝大多数产品是单件小批量生产。这样组织生产，工人在机床上的加工步骤均按单件的方法进行，既无法成组加工，也无法流水加工，势必增加单位加工工时，从而增加能耗。在生产组织中，可以把单件而长期生产的产品改为批投放组织生产，或放给专业加工企业合作。如工厂产品中，螺栓螺母某些部件用量较少，但专业加工企业合并成批投料，工艺手段专一，可以大大提高生产效率，明显降低能耗。

3结语

以上只是在生产中所遇到的与节能降耗有关的问题。实际上，在机械加工行业具体工艺的实施过程中，与节能降耗（也包括节约材料）有关的因素确实还很多，关键在于工程技术人员和生产管理人员在实际工作在应从工艺编制，设备、工装的合理选用，工序的编制，设备、工序的调整到生产批量的安排等各个具体环节把关。除了保证产品质量和生产周期外，还要把节能降耗作为处理每个工作环节的重要因素加以考虑。如果在处理机加工艺全过程的每个环节中，都始终把节能降耗作为保证生产周期、保证生产质量的指导思想，那么机械行业还是有相当大的节能潜力可挖的。从某种意义讲，对某些机械加工行业和部门来说，如果把节能降耗工作切实贯彻到生产的各个环节中去，其节能效果可能要比一些热工设备的节能效果还要显著。所以此项工作值得我们去进一步研究和探索。