對于國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)——制造行業(yè),，雖然可以提供社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,，但是也會(huì)造成一定的環(huán)境污染問題,。而傳統(tǒng)的木工機(jī)械行業(yè)也不例外,。而環(huán)境問題，已經(jīng)成為影響社會(huì)發(fā)展最關(guān)鍵的問題,。此時(shí),，木工機(jī)械行業(yè)還應(yīng)堅(jiān)持走綠色環(huán)保路線。
為此,，在制造業(yè)實(shí)施綠色制造技術(shù),，貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已勢在必行。機(jī)械制造業(yè)在我國的節(jié)能減排工作中起舉足輕重的作用,，金屬切削木工機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器,，是工業(yè)母機(jī)，一般木工機(jī)床的工作年限都在三,、四十年以上,，屬于長壽命產(chǎn)品，在其生命周期內(nèi)既要消耗能源,，又要產(chǎn)生固體,、液體和氣體的廢棄物，對工作環(huán)境和自然環(huán)境造成直接或間接的污染,。所以,，節(jié)省能源、綠色環(huán)保的新型木工機(jī)床成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn),。
綠色木工機(jī)床設(shè)計(jì)的新材料
隨著現(xiàn)代工程技術(shù)和科學(xué)技術(shù)對材料性能要求的不斷提高,，新材料的研究和應(yīng)用得到迅速發(fā)展，以復(fù)合材料為代表的新材料已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域,。在機(jī)械工業(yè)中，新材料的出現(xiàn)和應(yīng)用使一些傳統(tǒng)的加工工藝發(fā)生了重大變化?，F(xiàn)代航空航天業(yè)等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對數(shù)控木工機(jī)床與裝備的性能,、精度,、加工能力的要求日趨提高，帶動(dòng)和促進(jìn)了數(shù)控木工機(jī)床與裝備制造業(yè)的發(fā)展,。
由于航空航天工業(yè)產(chǎn)品零件具有耐高溫,、高強(qiáng)度、難加工,、合金材料和復(fù)合材料多,、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件多和工藝要求高等特點(diǎn)，要求木工機(jī)床加工設(shè)備朝大型（重型,、超重型）,、高速、精密,、復(fù)合,、智能化的趨勢發(fā)展。如何充分地發(fā)揮新材料工藝性能等優(yōu)勢,，把它應(yīng)用于實(shí)際,，成為新時(shí)期木工機(jī)床設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要課題。
包括碳素纖維,、陶瓷和復(fù)合材料等新材料在木工機(jī)床結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,，使木工機(jī)床結(jié)構(gòu)輕量化、環(huán)?；?，促進(jìn)了木工機(jī)床加工設(shè)備向高速、精密,、復(fù)合,、智能化方向發(fā)展。如木工機(jī)床的大尺寸支承件使用人造花崗石,，或在鋼板焊接的框架內(nèi)填充混凝土,，既可以節(jié)省金屬資源，又可以增加抗振性和熱穩(wěn)定性,；對一些受力條件復(fù)雜的零,、部件，使用像碳素纖維等新材料,，不僅可以使木工機(jī)床結(jié)構(gòu)輕量化,，而且可以提高壽命；對一些高硬度耐磨件,，使用陶瓷等材料代替高硬度鋼,，既可以減輕重量，又可以節(jié)省貴重金屬資源,，還可以省去高硬度鋼在加工過程中需多次進(jìn)行的,、耗時(shí)耗能的熱處理工序,。
例如，在歐美等國家木工機(jī)床產(chǎn)業(yè)中,，新型材料樹脂混凝土得到了很大的發(fā)展,，特別是在高精度木工機(jī)床的床身應(yīng)用方面，樹脂混凝土正逐漸替代傳統(tǒng)的鑄鐵,。樹脂混凝土是一種新興結(jié)構(gòu)材料,，是一種由天然礦石（不同尺寸、不同來源）和環(huán)氧樹脂（作為粘合劑）為主的混合物,，相對于傳統(tǒng)的鑄鐵來說具有很大的優(yōu)勢,。目前，越來越多的國際木工機(jī)床制造商開始設(shè)計(jì)使用樹脂混凝土的木工機(jī)床,，但對于中國市場來說,，這個(gè)領(lǐng)域還是空白。與傳統(tǒng)鑄鐵相比,，樹脂混凝土具有以下4項(xiàng)優(yōu)勢：
（1）低能耗,。相對于鑄鐵來說，樹脂混凝土能耗少,，在制作過程中節(jié)省大約30%的能量消耗,。在面臨電力、天然氣,、煤等能源短缺問題的今天,，使用如樹脂混凝土之類造價(jià)低廉并能回收的環(huán)保材料是最理想的選擇，樹脂混凝土垃圾和舊的床身可以作為建筑原料,。
（2）吸振性好,。如今，精密數(shù)控木工機(jī)床越來越受重視,，在高速切削時(shí),，工件和機(jī)器部件移動(dòng)得越來越快。提高轉(zhuǎn)速,、進(jìn)給速度和增加零部件重量將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),，從而降低精度。樹脂混凝土能消除振動(dòng),，提高木工機(jī)床的精度,。
（3）高度整合性。和900℃澆鑄溫度的鑄鐵相比較,，樹脂混凝45℃的澆鑄溫度是另一個(gè)優(yōu)點(diǎn),。傳統(tǒng)的方法是在床身澆鑄完成以后再安裝上其他的零部件，如今可以直接在鑄件中鑄入零部件，如管道,、電纜,、傳感器、執(zhí)行器和盛液體的內(nèi)腔等,。
（4）高精度,。傳統(tǒng)制造床身的方式是經(jīng)過銑,、磨加工以后再安裝線性導(dǎo)軌。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的鑄件在脫模以后的精度較低,，脫模后的樹脂混凝土能達(dá)到較高的精度,。此外，通過再次澆鑄還可以達(dá)到更高的精度水平,。
綠色木工機(jī)床設(shè)計(jì)的新技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,，越來越多的新技術(shù)應(yīng)用于木工機(jī)床產(chǎn)品的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。綠色木工機(jī)床提出了一種全新理念：減輕木工機(jī)床的質(zhì)量,，節(jié)省材料,，降低木工機(jī)床使用時(shí)的能源消耗。同時(shí)在木工機(jī)床設(shè)計(jì)中逐漸采用模塊化設(shè)計(jì),，滿足不同用戶的需求,，易于產(chǎn)品維修、拆卸及回收,，使資源得到最大限度的利用,，節(jié)省資源。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)減輕重量,、簡化結(jié)構(gòu),、優(yōu)化功能進(jìn)行木工機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，多數(shù)采用類比設(shè)計(jì)法,，在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行變化或改進(jìn),，只要原有產(chǎn)品不出現(xiàn)問題，就把某些結(jié)構(gòu)及尺寸照搬過來,，或進(jìn)行按比例放大,，這樣做可以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)尺寸的富余。因此木工機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化的空間很大,，在木工機(jī)床幾十年的生命周期內(nèi),，節(jié)能量相當(dāng)可觀。
在設(shè)計(jì)木工機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)時(shí),，采用結(jié)構(gòu)最簡單化原則,，盡量簡化設(shè)計(jì)，減少不必要的零件數(shù)。因?yàn)槊恳粋€(gè)零件的背后,，都有一套完整的設(shè)計(jì)過程,、從準(zhǔn)備毛坯到產(chǎn)品檢查合格后入庫的生產(chǎn)過程、所有的管理過程,、以及安裝時(shí)的調(diào)整過程,。減少一個(gè)零件，就可以減少這一整套的過程,，降低制造成本,。在設(shè)計(jì)木工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，盡量縮短傳動(dòng)鏈,，不僅可以減少零件數(shù)目,，減少空載功率損失，而且可以提高傳動(dòng)精度,。在零件設(shè)計(jì)過程中,，同樣采用結(jié)構(gòu)最簡單化原則。在木工機(jī)床基礎(chǔ)零件設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)分析,，在滿足剛度前提下,，優(yōu)化改進(jìn)，減小某些尺寸,，讓木工機(jī)床重量達(dá)到最小,，節(jié)省材料。圖1為木工機(jī)床基礎(chǔ)大件有限元分析圖例,。對一些運(yùn)動(dòng)部件,，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，既可以節(jié)省材料,，又可以減輕重量,、降低空運(yùn)轉(zhuǎn)功率和木工機(jī)床使用時(shí)的能源消耗。
采用環(huán)保新技術(shù),，有效利用能源,，保護(hù)生態(tài)環(huán)境在木工機(jī)床新產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程當(dāng)中強(qiáng)調(diào)對資源、能源的有效利用和對生態(tài)環(huán)境的保護(hù),，盡量減少非再生資源的消耗,，節(jié)省原料。在實(shí)際中主要控制噪聲污染,、廢氣污染,、切削液污染、潤滑劑污染和有害物質(zhì)的使用,。針對上述要求,，現(xiàn)在有很多環(huán)保新技術(shù)應(yīng)用于木工機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。
例如，木工機(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(shí)采用的乳化液對環(huán)境和工人健康危害非常大?，F(xiàn)在，出現(xiàn)了干切削和微量潤滑技術(shù),。提高刀具的性能,，不使用冷卻液，或者使用專門的裝置提供氣霧或低溫空氣（冷風(fēng)）,，解決切削液污染的問題,。
同時(shí)在木工機(jī)床潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采用集中潤滑或者自潤滑方式可有效降低潤滑油損耗與排放,，減少潤滑油對環(huán)境的污染。在現(xiàn)代航空航天業(yè)中,，由于鎂合金密度小,，比強(qiáng)度高，能達(dá)到減重的目的,，因此得到廣泛的應(yīng)用,。在飛機(jī)上鎂合金用于制造壁板、翼肋,、機(jī)輪輪轂,、電機(jī)殼體等，在航天工業(yè)中鎂合金用于制造火箭,、人造衛(wèi)星等多個(gè)部件,。鎂合金粉末遇水容易產(chǎn)生氫氣，氫易于燃燒,，具有爆炸性,，因此鎂合金的加工特別是采用大進(jìn)給量、高速切削時(shí)不能沖水排屑,，只能采用礦物油,，成本很高。鎂合金具有不需研磨拋光,、散熱快,、不用切削液也能得到較好的表面質(zhì)量的特點(diǎn)，因此干切削和微量潤滑等環(huán)保技術(shù)的出現(xiàn),，解決了航空航天行業(yè)中鎂合金材料加工的難題,，降低了加工成本。
進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),，便于重組和綠色再制造
在木工機(jī)床新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,，采用模塊化設(shè)計(jì)可以滿足不同用戶的需求，易于產(chǎn)品維修、拆卸及回收,，使資源得到最大限度的利用,，節(jié)省資源。在模塊化設(shè)計(jì)及便于回收重組方面,，組合木工機(jī)床是一個(gè)很好的例子,。組合木工機(jī)床是由大量的通用零部件和少量的專用部件組成的高效專用木工機(jī)床，當(dāng)產(chǎn)品或工藝變化后,，把原有的木工機(jī)床拆開,，大量的通用零部件還可以重復(fù)利用到新的木工機(jī)床。在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,，如果能夠?qū)σ恍┩ㄓ媚竟C(jī)床的主要零部件尺寸制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),，將有利于木工機(jī)床的回收、改造或重組,，大大節(jié)省木工機(jī)床再造成本,。
隨著新材料與新技術(shù)的不斷深入，促進(jìn)了木工機(jī)械行業(yè)朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展,。隨著木工機(jī)械行業(yè)的發(fā)展,，一度令我國成為木工制造業(yè)的大國。此時(shí),，只有提高行業(yè)的創(chuàng)新能力,，同時(shí)以綠色材料的應(yīng)用，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的同時(shí),，又促進(jìn)了全社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,！
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