在机床制造商之间，机床的能耗一直要经受严格的考验：不仅是由于不断上涨的能源成本促使业界正在开发高能效机床，也因为人们对于资源保护的关注程度也在上升。

对机床的投资必须具有前瞻意识。与此同时，机床必须具有高能效而且能够灵活适应于新的要求。当今机床高效运行的中心要素是需求管理以及在整个过程中的能源利用。机床的创新自动化解决方案通过“智能化”能源管理带来较低的生命周期成本，最大程度减少综合成本并由此带来了更高的生产率。

“总体来说，与欧洲市场相关的对高能效解决方案的需求比较大，”位于Tuttlingen的Chiron Werk公司研究开发领导人Claus Eppler博士得出这样的观察。最重要的是，汽车制造商正在要求获得这种类型的解决方案，以便他们能够将这些方案应用于全球生产制造点。在国际范围内，需求量明显不那么强劲。这点令人惊讶，因为节约能源通常并不是新型和昂贵生产装置考虑的问题之一。

图1 对于Chiron来说，重要的是机床的能源生产率，而不是能源效率,因此在轮班生产结束之后或非生产期间的能源节约是特别重要的。能源节约的贡献还来自于各个机床部件。例如，对于Chiron来说的标准设备包括了电能再生驱动装置、液压装置内蓄压器充压开关或具备根据负荷减少电流输入的异步主轴电机

例如，Eppler博士建议将在机床中利用来自各个冷却回路（例如电气开关柜冷却或冷却液体装置）的热能作为建筑物技术系统的组成部分。从能源的角度考虑，他认为相比之下循环机床车间的机床所产生的热量并不明智。作为一种替代方案，Chiron提出了所谓的Fluidtower概念，此装置能够将散发出来的热量传输到中央水系统内。Fluidtower装置能够紧凑地集成到机床车间内、液压装置以及主轴水冷系统之内，采用在车间地板上安装的塔式装置。

根据需要关闭机床电源以节约能源

对于Chiron来说，机床的能源生产率才是重要的，而不是能源效率。这意味着生产率必须是高的。他认为在轮班结束之后或在非生产期间的能源节约是重要的。在这些时候，机床必须提供一些可用于根据需要关闭机床电源的方法。Chiron在PowerSafe功能中提供了此项功能。

图2 与单轴机床相比，就每个制造出来的工件来说，双轴机床的能源节约率约为40%。在采用Chiron的4轴新型机床时，这个效率还能进一步提升

“所有Chiron机床都在设计上达到了最高的生产率，”Eppler解释说。例如，这家企业将在2011 EMO上展出的多轴机床允许对若干工件执行同步加工。“从所生产的每个工件的角度来看，与单轴机床相比，双轴机床的能源节约率达到了约40%，”Eppler为我们计算说。“当采用4轴机床时，这个数字还会提升。”

优化整个生产流程实现显著的能源节约

技术经理Eng. Marcus Queins博士观察到，诸如位于Mönchengladbach的Dörries Scharmann Technologie DST）公司这样的大型和特种机床制造商将推出自己能够满足绝大多数诸如汽车制造商这样的大型系列产品制造商所提出高能效要求的机床产品。他认为，这方面发展背后的驱动力来自于立法状况，也来自于大型企业降低能源成本的计划。对于中小型用户来说，高能效这一议题尚不具有非常高的优先级。据Queins表示，在DST内部，“复杂工件以及有些情况下的大型工件生产的最高生产率和精密度才是技术进步的焦点。为了降低运营成本，这个来自Mönchengladbach的企业采用了各种标准的节能型部件，诸如高能效电机和变频器驱动装置，“但是这些并不是机床开发的中心挑战，”这位专家说。“更多的问题在于，为了达到可能的最高生产率，应当提供必要的高峰性能（主轴、进给驱动）以及还要通过同步观察优化大型机床的能耗。”这种开发过程是我们所偏好的，而且也对销售价格产生着有利的影响。

图3 工程学博士Marcus Queins，位于Mönchengladbach的Dörries Scharmann Technologie公司的技术主管：“开发高能效机床背后的驱动力来自于立法环境，也来自于大型企业减少能源成本的计划。”

DST将在2011 EMO的本公司展示当中优先强调生产率和精确度方面以及针对高要求应用对机床做出符合客户特定需要的改造的主题。但是，我们将展示以高能效技术达成的这些优势，”这位技术主管这样表示。但是，能效主题应当在这一环境下作为一个整体来考虑，也就是，从制造一个工件所需要的能源这一角度来考虑。据他表示，与此相反的是，对高性能机加工期间的主电源能耗或能源要求所做的简单评估经常是误导性的。Queins表示：“在DST公司，制造高生产率机床的成本高出传统机床2倍不足为奇。”

“特别在大型企业，例如那些为汽车供货的企业，涉及能源效率和环境事务的问题已经或多或少成了标准程序，”奥地利Hallein的Emco Maier公司首席执行官 Stefan Hansch这样表示。只有在额外采取措施的成本无法在1年摊销时才会成为问题。就这一点来说，采取额外支出的意愿通常会下降。这位CEO有信心这种心态将在1年或2年内发生变化。

图4 Frank Brinken，瑞士Rorschacherberg的Starrag Heckert AG公司总裁兼CEO：“高能效部件生产方法带来了尽可能最短的制造周期。”

减少整台机床的基本能耗

Hansch认为机床节能是一项复杂的课题，不能只限制在查明机床所用各个部件的效率，“从我们的角度看，有必要对整个生产过程执行一次以能源为基础的观察，”Hansch这样强调并补充说：“我们的思考方式称为‘每件能耗’”。

他认为采用高能效部件是一个重要步骤。但他提醒我们，这一步骤只能影响在很小程度上影响到工件生产的总能耗。影响力大得多的措施是尽量减少整台机床的基本能耗，特别是通过暂时性关闭不需要的用能设备。这位来自奥地利的专家建议进一步采取缩短每工件生产用时的措施，因为在生产量上升时，基本能耗就可以分配给更多的工件。Emco用了Emcology这个词来总结自己的措施：一方面通过根据生产需要打开或关闭装置来减少机床的基本能耗，也用于减少连接到主电源的总负荷，另一方面，通过减少主轴重量、能源回收、提升合格产品百分比以及通过整体加工缩短加工流程来降低可变能耗。“市场正在开始重新思考并针对能源成本上配置设备，”位于瑞士Rorschacherberg的Starrag Heckert AG公司控制技术主管Christian Kircher这样观察到。根据他的意见，能源高效利用将具有越来越突出的重要性。“高能效部件生产方法带来了尽可能最短的制造周期。”总裁兼CEO Frank Brinken强调说。这家企业还在自身生产中采用了自产的高能效机床。这种机床的价值不仅体现在能源节约成效上。“这样说的结果是，我们拥有了完美的试验环境，可以找出持续性减少能耗的方法，”Brinken表示。这家企业通过这种方法积累的技术诀窍还用在了向存在能效问题的客户提供专家建议的服务上面。Starrag想要刺激对于此类服务的需求，例如，根据已经宣布在EMO 2011展示的服务项目，该公司推出了“服务协助价值模块（SAM）”，即测量机床能耗的服务。

图5 “特别在大型企业，例如那些为汽车供货的企业，涉及能源效率和环境方面的问题已经或多或少成了标准程序。”奥地利Hallein的Emco Maier公司首席执行官Stefan Hansch这样表示

在此项服务的帮助下，他们还能用生态学这个显微镜来仔细检视这家瑞士企业的加工中心产品，这些产品的标准版本配置了一系列节能措施。在基本版本中，其范围，从在电机制动期间将回收的电能送回至主电源，延伸到了针对立刻恢复生产采取的预热程序，并进一步深入到一种休眠模式（自动切断控制电压）。

促进能源可持续发展成为EMO重点

如果从心底接受了Brunken提出的简单忠告，即使在采购阶段，用户也能节约许多能耗和成本。“在采购之前，我们会非常密切地关注总连接电源的额定值，”这位CEO报告说。“举例来说，如果我们只在一个加工过程的5%需要使用峰值功率，那么我们通常可以通过不要将最大功率集中在同一时段而达到这一峰值功率，因为这样做几乎不会对机床转速造成任何不同。多年以来，位于Gosheim的机床制造Berthold Hermle AG公司一直在产品中加入了用于实现资源保护和能源效率的设计。对于管理层来说，应当尽早认识到，高效率的生产过程只会同时给制造商和客户带来优势，因为这样就可以开始时就正确面对造成的材料浪费主要原因，从而解决生产方法和能源消耗量的问题。这样就可以从材料和生产方式的角度，始终如一地将可持续性资源保护视作一项中心任务，严格采用从资源保护出发以及高能效的概念，生产和配备顶尖品质的CNC加工中心。特别是，因为这种效果应当通过尽可能最低的运营成本来为用户达成，从而可以创造或获得尽可能最优秀的价值。

图6 采用了一体化冷却系统和能源回收装置的Hermle加工中心的背面

在Hermle，资源保护和高能效的观念一直可以从CNC加工中心总体生命周期的角度看到，具体说，就是体现在从机床的开发和制造一直到客户对机床的使用全过程。从企业老板Dietmar Hermle的角度来看：“我们一直在坚持不懈地从原材料保护和高能效的出发点生产设备，这不仅是由于这些概念突然流行起来，而且是因为我们确信自己必须在可持续环境保护领域占有一席之地。这种概念可以与经济方面的考虑彻底兼容，而这方面的考虑已经在我们20年的实践中得到了证实。在那个节能议题尚未真正存在的时代，我们就开始将有效的能源回收系统作为标准配备加入到我们的机床当中，这些系统自那时起就为客户节约的大量的成本并帮助他们获得了竞争优势。”

Hermle以CNC加工中心的运行生命周期为出发点，已经开发出了采用矿物铸件来以相对较低的能耗制造机床机身和机床部件的生产方法。在此之外，在可能的情况下，机床都采用了轻量化的构造，这种虚拟化的基本系统和部件组件的开发和优化方法得到非常高的材料利用率。甚至在机床部件的制造和设计期间，这家公司也十分注意在必须的性能与能源利用率之间保持和谐，举例来说，通过采用高品质的机床部件，例如圆柱轴承、滚珠齿条和齿轮、驱动装置、驱动电机轴以及更多诸如此类的部件，这些部件全部具备节能效果，而且尽量减少了维护和维修支出。

图7 Starrag Heckert提供的“服务协助价值模块”设计可以计算出机床能源的消耗量

特别是，在开发早期与客户展开密集的咨询和澄清能够从功率要求的基础上达成最优设计，有助于避免规格选取过大的问题。同样的情况也适用于冷却系统的设计和规格的选择，在能源回收和节能规范技术（根据状况关闭电源，班末关机，尽量减少预热阶段）的合力作用下，将能源要求减少到了必要的水平，而且在考虑到不断上升的能源成本时，已经被事实证明成为了一项提升竞争力的要素。压缩空气供应提供了进一步的节能潜力，在Hermle加工中心中，压缩空气供应量被减少至最低水平，其原因是，例如，旋转导槽配备了长期有效的润滑方式，主轴通过油脂润滑提供了高达80%的节气率。

机床制造中的环境意识也明显体现在MAG Hüller Hille公司，这点可以从其维护手册中明确看到。例如，立式加工中心NBV 400因为省略了通常的液压部件而无需配备液压油。例如，刀具采用板式弹簧夹持并以气动方式松开。在加工中心中采取了全新的节能模式。

此节能功能旨在根据所选择的节能设置来将转速和加速度降低至客户指定的水平，从而达到所要求的节能效果并且让能源消耗保持在生态平稳的状态下。在这种情况下，实际能源消耗和节能效果会在能源显示屏上指示出来。这样用户就不再关注转速或在机床性能边界上开发其能力，而综合考虑经济合理的加工用时、能源以及特别是由于仔细选用机械部件而达到了的使用寿命以及可持续性的精度。