實現(xiàn)削減能源浪費，助力環(huán)保制造的SPEEDIO Blue Technology

機床為何需要節(jié)能

制造業(yè)承擔(dān)著制造人們生活必需品的重任，為了滿足這些需求，需消耗大量能源。近年來，為應(yīng)對全球變暖和資源枯竭，全球都在致力于削減溫室氣體。2020年，中國政府提出力爭“ 2030年前碳達峰、2060年前碳中和”的“雙碳”目標(biāo)，并向企業(yè)發(fā)出積極削減溫室氣體排放的倡議。

根據(jù)國家統(tǒng)計局及相關(guān)能源報告數(shù)據(jù)，2023年中國全社會用電量中，第二產(chǎn)業(yè)（主要包括工業(yè)、建筑業(yè)等企業(yè)單位）用電量占比高達65.9%。其中，制造業(yè)作為工業(yè)領(lǐng)域的核心組成部分，2023年占全國能源消費量的49%，能源消耗占比尤為突出。

由此可見，在國內(nèi)能源消耗量大的企業(yè)及事業(yè)單位中，致力于節(jié)能具有重大意義。制造業(yè)各企業(yè)通過控制電力消耗、節(jié)能省電，有望大幅削減全國整體的溫室氣體排放。

機床電力消耗大

那么，制造業(yè)各企業(yè)應(yīng)如何實現(xiàn)節(jié)能呢？有效的舉措之一，是將高耗電的機床更新為節(jié)能型設(shè)備。通過更新機床實現(xiàn)節(jié)能，其優(yōu)勢在于既能兼顧地球環(huán)境，又能降低電費支出。

在機床中，電力消耗較大的部分包括主軸電機、伺服系統(tǒng)（主軸以外的各進給軸）、冷卻液、空壓機、操作面板等。其中主軸電機是機床的核心部件。由于加工過程中需要通過主軸電機的旋轉(zhuǎn)進行切削和研磨，因此會消耗大量電力，特別是在啟停時。伺服系統(tǒng)是用于精確控制各軸運動的電機與放大器，為控制各軸的運動，需要持續(xù)供電。冷卻液是用于冷卻切削時產(chǎn)生熱量的液體，抽取冷卻液的泵需要消耗電力。空壓機為機床內(nèi)部提供壓縮空氣，為維持一定氣壓需消耗電力。此外，操作面板、各類傳感器、機內(nèi)照明等，以及控制這些部件的數(shù)控裝置也在持續(xù)消耗電力。

由此可見，機床除了在加工工件之外，在非切削狀態(tài)下，為維持內(nèi)部溫度和狀態(tài)也會消耗大量電力。

機床節(jié)能的要點

SPEEDIO Blue Technology通過削減高耗電機床的能源浪費，證明了其優(yōu)異的節(jié)能性能。

下圖對比了加工電動汽車所用逆變器外殼部件時的耗電量與耗氣量，數(shù)據(jù)來自本產(chǎn)品與友商產(chǎn)品的比較。就耗電量而言，與友商的BT40加工中心相比降低了約80%，與友商的BT30加工中心相比降低了約30%。

耗氣量方面，與友商的BT30加工中心相比，也實現(xiàn)了約70%的削減。

在一般制造業(yè)企業(yè)中，55%的電力消耗來自生產(chǎn)設(shè)備，25%來自空壓機，因此削減這兩部分的消耗是節(jié)能的關(guān)鍵。SPEEDIO通過削減設(shè)備耗電量與耗氣量，實現(xiàn)了高端的節(jié)能性能。

SPEEDIO Blue Technology的6大節(jié)能要點

下面我們進一步詳細(xì)了解前文提到的SPEEDIO所具備的高級節(jié)能性能。

高效主軸（IPM）馬達

兄弟公司獨創(chuàng)的高加減速型同步馬達，由于回轉(zhuǎn)及停止的響應(yīng)速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)省電且高效的切削。

其原因在于高效主軸（IPM）馬達的轉(zhuǎn)子內(nèi)部。

IPM馬達的轉(zhuǎn)子內(nèi)部埋有永久磁鐵。借助該永久磁鐵的強大磁力，實現(xiàn)了高速、高輸出。

對于感應(yīng)馬達，馬達旋轉(zhuǎn)前需要經(jīng)過以下3個步驟：

<感應(yīng)馬達的旋轉(zhuǎn)過程>

而IPM電機在旋轉(zhuǎn)前不需要步驟2的過程。SPEEDIO的IPM電機由于轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場無需消耗電力，因此與友商廣泛采用的感應(yīng)電機相比更加節(jié)能。

電源再生系統(tǒng)

SPEEDIO節(jié)能性能的一大要點在于電源再生系統(tǒng)。電源再生系統(tǒng)是指，如同混合動力汽車在減速時充電一樣，將馬達減速時產(chǎn)生的能量回收再利用的電源再生技術(shù)。

例如，加工逆變器外殼時，可回收相當(dāng)于消耗電量23%的再生電力。在反復(fù)啟停的攻絲加工中，可實現(xiàn)50%這一較高的再生率。

省能源NC模式

除了作為實現(xiàn)節(jié)電的重要因素的高效主軸馬達和電源再生系統(tǒng)外，SPEEDIO還配備了省能源NC模式。具體通過以下功能削減待機時間內(nèi)的無用電力消耗。

機床在待機時也會消耗電力。SPEEDIO能夠輕松削減非加工時間的能源浪費，為節(jié)能做出貢獻。

正壓密封

SPEEDIO通過抑制正壓密封的空氣流量，實現(xiàn)了空氣節(jié)省。正壓密封是指通過噴出空氣，防止冷卻液侵入主軸的功能。

為減少正壓密封的空氣流量，設(shè)備采用了高密封結(jié)構(gòu)以防止冷卻液侵入主軸，從而大幅削減了空氣消耗量。

主軸吹氣

在工具更換時通過噴出空氣清除異物的主軸吹氣功能，也實現(xiàn)了空氣消耗量的削減。以往，主軸吹氣在工具更換時會對整個區(qū)域噴出空氣。而現(xiàn)在，通過僅在需要的時刻吹出3倍的空氣量，用較少的耗電量和空氣流量就能實現(xiàn)清潔。

耗電量統(tǒng)計

耗電量統(tǒng)計按照伺服、泵及其他設(shè)備等用途進行分類顯示。還可按加工循環(huán)計算耗電量。基于可視化的數(shù)據(jù)，將有助于進一步開展節(jié)能工作。

搭載多種節(jié)能功能、助力削減能源浪費的 SPEEDIO Blue Technology

SPEEDIO搭載了電源再生系統(tǒng)、省能源NC模式等多種節(jié)能功能。通過提升性能、優(yōu)化空氣消耗量，實現(xiàn)了能源浪費的削減。

將Brother于1999年推出的TC-S2A與2022年推出的S500Xd1進行單工件耗電量對比，后者的耗電量減少了52%。

削減能源浪費不僅是為了降低成本，更是為了減輕對地球環(huán)境的負(fù)荷而必需的舉措。在能源消耗量大的制造業(yè)，各企業(yè)都在為削減能源而努力。

更新具備節(jié)能性能的機床，有望實現(xiàn)顯著的能源削減效果。對于今后考慮引入或更新機床的企業(yè)，在選擇產(chǎn)品時，建議關(guān)注生產(chǎn)效率提升的同時，也要重視節(jié)能性能。