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分析機械加工的節(jié)能減耗論文
長期以來，在機械加工領(lǐng)域存在著一個被人們忽視的問題，就是機械加工工藝過程中的節(jié)能降耗問題。這是因為機械加工設(shè)備的能耗往往遠(yuǎn)低于熱工設(shè)備和大型冷作設(shè)備的能耗，同時也由于在人們的傳統(tǒng)觀念中，機械加工設(shè)備是標(biāo)準(zhǔn)化系列的產(chǎn)品(設(shè)備)，其運行能耗近乎接近“常數(shù)”，而且機械加工工藝雖然不能說有標(biāo)準(zhǔn)的模式，起碼說是比較成熟的，沒有太深奧的文章可做。
在機械加工工藝的編制過程中，人們往往只從得到滿意的產(chǎn)品質(zhì)量出發(fā)，注重產(chǎn)品的加工性和工藝性，而忽視了本產(chǎn)品加工過程中的能耗問題。特別是在新產(chǎn)品試制的機械加工中，這種問題尤為突出。這類產(chǎn)品的工藝編制首先要考慮的是工藝的合理性、可行性，在此前提下考慮生產(chǎn)中各工種間的能力平衡，相應(yīng)也就對不同的設(shè)備進行工序間能力平衡，從而放棄最佳工藝方案。而且在工藝實施過程中，生產(chǎn)管理人員經(jīng)常擅自調(diào)整加工設(shè)備，臨時平衡設(shè)備負(fù)荷，在一系列的“平衡”、“調(diào)整”過程中，很少有把節(jié)能降耗作為主要因素考慮的，無形之中造成很大的能源浪費。在生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的幾種明顯影響能源消耗的情況及降低能源消耗的具體措施，有以下幾種。
1影響能耗的情況
1.1不同種類的設(shè)備能耗不同同一種工件、同一工序選用不同的設(shè)備可得到同樣滿意的質(zhì)量結(jié)果，但他們的能耗卻十分懸殊。圖1所示的材料為鑄鋼件的軸瓦蓋，兩排緊固孔的上下面都需要加工。過去的老工藝是把工件排在72426龍門刨上刨平，單件工時4h。但是如果把這個工件排在X53T立銑上加工，工時最多只需30min。計算一下單件耗電量(均以額定功率代替實際功率)，龍門刨的功率為52.45kW，4h耗電209.8kWh;立銑的功率是13.38kW，30min耗電6.69kWh。加工一件產(chǎn)品，龍門刨的耗電量是立銑的31倍。改換設(shè)備可提高效率，大大降低耗電量，這是一個典型的例子。從這個例子可以看出，編制工藝選擇設(shè)備時考慮能耗是十分必要的。
1.2同類設(shè)備，型號不同能耗不同在一般的企業(yè)中，往往同類設(shè)備都有不同型號的幾臺，如立銑X53T、6H12等。有些稍小的工件在兩種設(shè)備上都能加工，因此在實際生產(chǎn)中，為了平衡設(shè)備負(fù)荷或在搶任務(wù)等情況下，或是把小工件排在大設(shè)備上，或是大小設(shè)備同時使用，這樣無形中會造成很大浪費。以上述兩種設(shè)備比較，X53T的功率是13.8kW，6H12的功率是8.8kW，使用兩種設(shè)備能耗比是8∶5，因此在選擇設(shè)備時，能使用小設(shè)備的，絕不使用大設(shè)備，以避免造成不必要的浪費。
2降低能耗的措施
2.1適當(dāng)使用工裝在生產(chǎn)過程中常有這樣的產(chǎn)品，既可使用通常的方法加工，又可使用工裝進行加工。有時工藝人員忽略了這個問題，即造成了能源浪費。在圖2所示的管板中鉆7個直徑為42.5mm的孔，孔中刮兩道3.5mm×0.8mm的環(huán)形槽。最初的工藝編制是先劃孔線再用Z3080鉆床鉆直徑為42.5孔，最后用T68鏜床鏜3.5×0.8槽，鏜床單件工時10h，鏜床屬精大稀設(shè)備，成本高，設(shè)備功率是9.7kW，10h耗電97kW?h。后來，考慮到加工能耗因素，征得設(shè)計部門同意，將兩道槽的尺寸標(biāo)注統(tǒng)一基準(zhǔn)，然后采用專用工裝刮槽器，加工單件耗電僅為9.3kW?h。使用工裝單件耗電僅為不使用工裝的1/10。由此看來，適當(dāng)使用工裝可大大降低加工能耗。在工藝編制過程中應(yīng)盡量使用專用工裝，同時對設(shè)計進行工藝性把關(guān)，使之便于加工，便于使用工裝，以利于降低加工能耗。
2.2適當(dāng)調(diào)整工序間順序工藝安排往往有一種傳統(tǒng)性或按慣例辦事，有時要嚴(yán)格遵守某一工藝標(biāo)準(zhǔn)不可逾越。但如果打破常規(guī)，對工序進行適當(dāng)調(diào)整，可能得到意想不到的節(jié)能效果。例如，加工一種閥門用螺釘，因直徑較小，工藝安排先在小六角車成，然后再轉(zhuǎn)6H12立銑加工六方，立銑單件工時3分鐘，每根料出10件，共30min。在生產(chǎn)中，操作者提出革新，先將圓鋼銑成六方，然后車成。這樣不僅小六角車床加工方便，還可節(jié)省一道去毛工序，而且銑一根條料僅用工時10min，少用工時20min，每根條料可節(jié)省電能5.9kW?h。
2.3合理增加工序增加工序一般給人們的感覺應(yīng)該是增加能耗，但如果工序增加合理卻可以大大提高生產(chǎn)效率，從而降低能耗。如有一種三通，來料是鍛造長方形毛壞，工藝安排CA6410車床一次車成。如果增加一道銑床工序把毛壞銑成凸字形，然后再車成三通，這樣6H12銑床增加工時5min，但車床CA6140卻減少工時15min。CA6140功率是7.84kW，6H12功率是8.8kW，需用系數(shù)按0.2計算，加工單件節(jié)省電能0.246kW?h。類似的例子還有很多，只要擴展一下思維，對工藝進行合理的改進，便會產(chǎn)生很可觀的節(jié)能效果。
2.4把單件生產(chǎn)變成批量加工在新產(chǎn)品試制中，絕大多數(shù)產(chǎn)品是單件小批量生產(chǎn)。這樣組織生產(chǎn)，工人在機床上的加工步驟均按單件的方法進行，既無法成組加工，也無法流水加工，勢必增加單位加工工時，從而增加能耗。在生產(chǎn)組織中，可以把單件而長期生產(chǎn)的產(chǎn)品改為批投放組織生產(chǎn)，或放給專業(yè)加工企業(yè)合作。如工廠產(chǎn)品中，螺栓螺母某些部件用量較少，但專業(yè)加工企業(yè)合并成批投料，工藝手段專一，可以大大提高生產(chǎn)效率，明顯降低能耗。
3結(jié)語
以上只是在生產(chǎn)中所遇到的與節(jié)能降耗有關(guān)的問題。實際上，在機械加工行業(yè)具體工藝的實施過程中，與節(jié)能降耗(也包括節(jié)約材料)有關(guān)的因素確實還很多，關(guān)鍵在于工程技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員在實際工作在應(yīng)從工藝編制，設(shè)備、工裝的合理選用，工序的編制，設(shè)備、工序的調(diào)整到生產(chǎn)批量的安排等各個具體環(huán)節(jié)把關(guān)。除了保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)周期外，還要把節(jié)能降耗作為處理每個工作環(huán)節(jié)的重要因素加以考慮。如果在處理機加工藝全過程的每個環(huán)節(jié)中，都始終把節(jié)能降耗作為保證生產(chǎn)周期、保證生產(chǎn)質(zhì)量的指導(dǎo)思想，那么機械行業(yè)還是有相當(dāng)大的節(jié)能潛力可挖的。從某種意義講，對某些機械加工行業(yè)和部門來說，如果把節(jié)能降耗工作切實貫徹到生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中去，其節(jié)能效果可能要比一些熱工設(shè)備的節(jié)能效果還要顯著。所以此項工作值得我們?nèi)ミM一步研究和探索。
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