機床為何需要節能

制造業承擔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，并向企業發出積極削減溫室氣體排放的倡議。

根據國家統計局及相關能源報告數據，2023年中國全社會用電量中，第二產業（主要包括工業、建筑業等企業單位）用電量占比高達65.9%。其中，制造業作為工業領域的核心組成部分，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，在國內能源消耗量大的企業及事業單位中，致力于節能具有重大意義。制造業各企業通過控制電力消耗、節能省電，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，制造業各企業應如何實現節能呢？有效的舉措之一，是將高耗電的機床更新為節能型設備。通過更新機床實現節能，其優勢在于既能兼顧地球環境，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（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，需要持續供電。冷卻液是用于冷卻切削時產生熱量的液體，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、機內照明等，以及控制這些部件的數控裝置也在持續消耗電力。

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

機床節能的要點

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

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，數據來自本產品與友商產品的比較。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，也實現了約70%的削減。

在一般制造業企業中，55%的電力消耗來自生產設備，25%來自空壓機，因此削減這兩部分的消耗是節能的關鍵。SPEEDIO通過削減設備耗電量與耗氣量，實現了高端的節能性能。

SPEEDIO Blue Technology的6大節能要點

下面我們進一步詳細了解前文提到的SPEEDIO所具備的高級節能性能。

高效主軸（IPM）馬達

兄弟公司獨創的高加減速型同步馬達，由于回轉及停止的響應速度快，能夠實現省電且高效的切削。

其原因在于高效主軸（IPM）馬達的轉子內部。

IPM馬達的轉子內部埋有永久磁鐵。借助該永久磁鐵的強大磁力，實現了高速、高輸出。

對于感應馬達，馬達旋轉前需要經過以下3個步驟：

<感應馬達的旋轉過程>

而IPM電機在旋轉前不需要步驟2的過程。SPEEDIO的IPM電機由于轉子產生磁場無需消耗電力，因此與友商廣泛采用的感應電機相比更加節能。

電源再生系統

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

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

省能源NC模式

除了作為實現節電的重要因素的高效主軸馬達和電源再生系統外，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，實現了空氣節省。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，設備采用了高密封結構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域噴出空氣。而現在，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清潔。

耗電量統計

耗電量統計按照伺服、泵及其他設備等用途進行分類顯示。還可按加工循環計算耗電量。基于可視化的數據，將有助于進一步開展節能工作。

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

SPEEDIO搭載了電源再生系統、省能源NC模式等多種節能功能。通過提升性能、優化空氣消耗量，實現了能源浪費的削減。

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境的負荷而必需的舉措。在能源消耗量大的制造業，各企業都在為削減能源而努力。

更新具備節能性能的機床，有望實現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，在選擇產品時，建議關注生產效率提升的同時，也要重視節能性能。