綠色切削加工技術的應用及其發(fā)展

李　杰（湖南人文科技學院　能源與機電工程學院，湖南　婁底　417000　）

綠色切削加工技術的應用及其發(fā)展

李杰
（湖南人文科技學院能源與機電工程學院，湖南婁底417000）

機械加工在保證工件質量的同時如何實現(xiàn)“零排放”，是值得大力研究的問題。文章闡述了綠色切削加工產(chǎn)生的背景，然后分析了綠色切削加工技術的具體應用，并對其發(fā)展前景進行了展望。

綠色切削加工；干式切削；零排放

1　綠色切削加工的背景

近四十年來，工業(yè)的發(fā)展特別是機械加工業(yè)的發(fā)展給人類帶來了巨大的經(jīng)濟效益，但同時也嚴重污染了生態(tài)環(huán)境，危及人類的生存和發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，機械加工業(yè)每年產(chǎn)生有害廢物7億噸、無害廢物55億噸，約占整個工業(yè)排放物的70%。而切削加工占機械加工總量的90%以上。傳統(tǒng)機械加工存在三個主要的問題：一是資源利用率低。需要多道工序才能完成對一個零件的合格加工，造成了對原材料、能源和時間的浪費；二是嚴重污染環(huán)境。切削加工過程中對切削液的經(jīng)常使用，這就給水體和土壤帶來了污染、致使我們的環(huán)境遭到破壞；三是損害人體健康。切削加工過程會產(chǎn)生噪聲，引起操作工人聽力系統(tǒng)疾病；產(chǎn)生粉塵、油霧、化學微粒等，這些物質是加工工人呼吸系統(tǒng)、皮膚等方面疾病的隱患。在滿足切削加工效率的前提下，為了節(jié)約資源、減輕加工過程中產(chǎn)生的污染、減少對人體健康的損害，在此背景下產(chǎn)生了綠色切削加工技術，在切削加工過程中利用這種新技術，能實現(xiàn)優(yōu)質、低耗、高效及清潔化等四大目標。

2　綠色切削加工技術的應用

2.1利用高速干式切削技術

切削加工時利用干式切削技術就可以達到一種理想狀態(tài)。該技術無需冷卻液和潤滑劑卻可以實現(xiàn)對零件的切削加工。干式切削是在高速切削條件下，利用耐高溫、耐磨、高強度的刀具對零件加工。在干式切削中由于不使用能發(fā)揮冷卻、潤滑作用的切削液，這使得刀具產(chǎn)生的切削力增大，同時切削產(chǎn)生的溫度也越來越高，使刀具的耐用性能降低，使用壽命縮短。并且加工出來的零件質量也相應下降。在干式切削過程中，要使刀具的耐用度和工件的加工質量達到甚至超過濕加工的水準，就必須全面考慮整個加工工藝系統(tǒng)，并且采取相應措施，消除干式加工的不利影響。

德國最早提出了高速切削理念，此后工業(yè)發(fā)達國家對干切削進行了大量的研究。目前德國約有10%的機械加工企業(yè)已采用了干切削技術。美國一家公司采用“紅月牙”工藝，開發(fā)CBN刀具和陶瓷工具對鑄鐵進行高速干切削，取得了良好的經(jīng)濟效益。歐洲在灰口鑄鐵件的干切削技術加工方面也非常成功。

2.2研制綠色切削液

環(huán)保、安全、無污染是綠色切削加工的最終目標。在對工件進行切削加工時，高技術含量的干式切削無需切削液就可以完成此操作，因而是切削加工的理想及最終目標。但是，目前很多國家，包括我國在內，干式切削的技術實力還遠未成熟，從而導致干式切削加工難以推廣和應用。因此，有關專家將綠色切削加工的焦點放在了綠色切削液的研制上，主要從基礎潤滑油、抗煙霧劑、極壓抗磨劑和防腐劑的選擇上著手進行研究。這種切削液不僅要起到傳統(tǒng)切削液的冷卻和潤滑作用，還應具備傳統(tǒng)切削液所不具備的綠色環(huán)保、無公害、無污染特性，還要改進刀具接觸部位的耐磨性能。專家們對該種工業(yè)添加劑的選擇極為慎重。我國專家認為，植物油是一種取之不盡、用之不竭的可持續(xù)能源，并且具備綠色無公害特性，不會對環(huán)境和人體產(chǎn)生傷害，因此可作為基礎油的最好選擇。同時，有關切削專家偏向于選擇豬血清作為極壓抗磨劑，選擇聚異丁烯作為抗煙霧劑。

2.3利用污染程度極低甚至為零的切削技術

傳統(tǒng)切削技術存在許多缺陷，特別是對生態(tài)系統(tǒng)的破壞和人體健康的損害。而干式切削加工目前受到技術的制約，將其進一步推向市場應用的條件還不夠完善。利用污染程度極低甚至為零的切削技術可以彌補這兩種切削加工技術的不足。利用該種技術，只添加極小量潤滑劑就能順利完成切削加工，同時加工工件的質量也得到提升。這種新型冷卻潤滑技術的使用，能夠節(jié)約資源，能使廢液處理量減小、刀具磨損程度降低、刀具壽命延長。

3　綠色切削加工技術的發(fā)展展望

3.1綠色切削加工液

隨著切削加工技術水平的提高，綠色切削加工液的制造技術也日趨成熟。目前微量油膜附水滴切削技術采用的新型綠色切削加工液，其原料為水、冷風和自然降解油劑，使用這三種簡單的原料可以制成綠色切削加工液，起冷卻作用的是冷風和水，起潤滑作用的是微量油。加工過程中通過蒸發(fā)或熱量帶走多余的水分，從而不會產(chǎn)生廢液，在切削加工中采用該技術，順利完成對工件加工的同時也實現(xiàn)了切削加工的零排放。

3.2零污染高效率

綠色切削加工是對傳統(tǒng)切削加工的改進和完善。綠色切削加工對生態(tài)環(huán)境幾乎不產(chǎn)生影響。使用該種技術，在切削液的制作中盡量少使用有毒化學物質，采用冷風、水和可自然降解油劑，對切削液進行循環(huán)利用，能實現(xiàn)加工廢液的零排放。綠色切削加工技術，由于不需要廢液處理裝置和傳統(tǒng)冷卻裝置，能節(jié)能20%以上。同時，刀具的損耗降低，刀具的使用壽命延長，這大大提高了切削加工的效率，改進了零件的加工質量。因而，綠色切削加工的應用前景相當廣闊。

［1］馮麗.綠色機械加工技術的運用和發(fā)展探討［J］.科技傳播，2014（03）.

［2］裴宏杰，張春曄，王貴成.綠色機械加工中切削液優(yōu)選的基本途徑［J］.組合機床與自動化加工技術，2013（07）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.124