綠色機床設計的重點措施

摘 要：機械制造業(yè)的日益發(fā)展，備受關注的環(huán)境問題使得關于綠色機械的相關研究具有不可估量的意義。本文就此角度出發(fā)，分別簡述了綠色制造工藝的概念、分類和技術，并提出了兩點重要措施，希望為行業(yè)提供借鑒。

關鍵詞：機床；綠色設計；環(huán)保；措施

中圖分類號：TG502.1 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0239-01

引 言

近些年來，制造業(yè)的快速發(fā)展對工業(yè)的進程起著促進作用，同時資源、能源枯竭等一系列環(huán)境問題為社會乃至對人類造成的令人擔憂的威脅。如此之下，只有積極推行綠色環(huán)保理念，實施資源節(jié)能化，才能保護我們賴以生存的社會環(huán)境。尤其制造業(yè)，作為促進國家發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，更要堅持執(zhí)行綠色環(huán)保，首先從機械裝備入手，實現(xiàn)整個行業(yè)綠色環(huán)保的基礎保障，保證環(huán)境污染程度降低至最小。其次是現(xiàn)代制造業(yè)中的生產(chǎn)設備數(shù)控機床，提高其綠色性能，起到環(huán)境保護的作用。因此，如何將綠色制造技術應用在數(shù)控機床中，如何進行綠色機床設計，如何實現(xiàn)制造業(yè)的綠色環(huán)保是本文探究的重點內容。

1 綠色制造工藝的基本情況

1.1 綠色制造工藝的概念

綠色制造工藝是一項先進制造工藝，它將傳統(tǒng)工藝技術、現(xiàn)代材料研究技術與表面技術等新興技術結合在一起，有效提高制造資源的利用率，不僅節(jié)約經(jīng)濟成本，也能貢獻于環(huán)境生態(tài)的保護。綠色環(huán)保技術為制造工藝的機械加工提供投資成本和產(chǎn)品質量的保證，將此技術投放在產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、運輸、使用和回收等方面，大程度上保護機械制造對生態(tài)環(huán)境的破壞，完成能源消耗降低的計劃，有效維持經(jīng)濟效益與生態(tài)環(huán)境之間的關系，促進人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 綠色制造工藝的分類

綠色技術工藝可以分為三種，分別為節(jié)約資源工藝技術、節(jié)省能源工藝技術和環(huán)保型工藝技術，三種技術對產(chǎn)品制造有著不同的目的，影響相應的具體內容也有所不同。節(jié)約資源的工藝技術以在制造過程中既保證產(chǎn)品質量，又簡化制造過程，除此之外盡最大化提高資源利用率達到緩解浪費資源的目的。節(jié)省能源的工藝技術主要目的是降低在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能量消耗。而環(huán)保型工藝技術則強調環(huán)境保護，運用多種科學有效方法降低噪音污染、廢物排放、污染物處理等問題。

2 綠色制造技術

2.1 綠色切削加工工藝技術

關于綠色切削加工工藝技術，涵蓋了采用MQL潤滑的準干切削工藝、風冷卻切削制造工藝和干式切削加工工藝三種技術，每種技術都有其各自的特點。首先采用MQL潤滑的準干切削工藝，相較于操作技術有局限性的干切削技術來說，它是一項更具操作性能的工藝。它是一種極微量潤滑技術，采用的是對人體無害的脂油、植物油等進行切削的區(qū)域噴灑，有效提高加工效率。MQL是空氣與少量油霧化切削油混合后壓縮而成，能夠確保切削工具間摩擦面的光滑，提高切割效率的同時降低削液的使用成本。風冷卻切削制造工藝是對綠色制造工藝中的干式加工技術在冷卻操作上做了些科學處理，利用除濕器除去空氣中的水分并使其降溫至零下300℃，再通過絕熱管吹送至切削區(qū)域。風冷卻切削制造工藝可以將切割碎屑過濾掉，從而避免造成污染。干式切削加工工藝的優(yōu)勢在于能夠降低加工難度、提升產(chǎn)品質量，提高工作效率，此種工藝包含了齒輪加工、車削、鉆削等多種工藝。

2.2 綠色機床加工工藝技術

綠色機床技術除切削技術之外，還有加工工藝技術，這種加工工藝包括干加工機床加工工藝和高速復合機床加工工藝。前者對精確度有著一定要求，干切削加工過程常產(chǎn)生大量切削熱，這些熱能很容易改變干加工機床的外形從而影響加工的精確性。所以其結合干切削加工過程十分有必要，干加工機床工藝的設計采用完全熱對稱結構，通過循環(huán)冷卻裝置和隔熱措施進行散熱，床身為傾斜式或V形等易于排出碎屑的形狀，機床底座協(xié)助碎屑的快速流出。后者高速復合機床加工工藝是一種為保證產(chǎn)品質量合格的同時，努力提升加工效率，滿足社會要求的具備更高要求的工藝。在操作過程中，進給速度、切削速度明顯提高，輔助工作時間長度大大縮短，有效降低了機械加工所需的標準時間，在資源、能源的浪費上得到了有效避免，亦杜絕了返工現(xiàn)象的發(fā)生。

3 綠色機床的重要措施

3.1 選擇綠色環(huán)保材料作為數(shù)控機床零件材料

材料作為制造業(yè)的基礎，在機床設計當中，它也必然放在首要位置上，綠色環(huán)保材料的選用是實現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。綠色環(huán)保材料有眾多優(yōu)點：①可以進行回收、循環(huán)再利用；②可以降低對環(huán)境的影響；③切實做到節(jié)約資源。綠色機床材料的選用遵循一定原則，如先進性、可再生性、無毒安全性等。

先進性，是在進行綠色機床設計材料選擇上時，首先需要考慮的要素，對于數(shù)控機床床身制造，更需綜合考慮其綠色性能。當前數(shù)控機床床身主要采用焊接鋼板纖維混凝土復合材料，這是一種先進的新型材料，其阻尼較大、吸振性好、簡化床身結構，在節(jié)約鋼材的同時，降低制造成本，在制造行業(yè)得到了很高的認可度。另一種梯度功能材料在進行數(shù)控機床防護罩、導軌等零部件制造時能夠滿足各零件的物理性要求，它是嚴格按照零部件的最佳使用功能設計而成，具備節(jié)能環(huán)保的作用。

可再生性，在綠色機床設計材料的選擇上，要有限考慮使用可再生材料，這種材料不但能節(jié)省能源減少消耗，而且能降低環(huán)境污染，從兩方面實現(xiàn)環(huán)境保護的目的，如數(shù)控機床制造中的防護罩和操作面板就常選用可回收的熱塑性塑料作為材料。

無毒安全性，是最重要的關鍵性原則，在選用作為機床制造的材料時，注意不得含有鉛、錫等有毒物質，數(shù)控機床液壓潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)中的切削液也需注意無毒和清潔性，通過遵循無毒安全性原則來減少環(huán)境污染問題。

3.2 面向拆卸與回收的數(shù)控機床模塊化設計

所謂面向拆卸與回收的模塊化設計，是指在設計數(shù)控機床時考慮到日后發(fā)生的拆卸和回收等問題，為其能夠得到完善的、經(jīng)濟的、環(huán)保的拆卸回收，從而降低廢物污染的一種模式化設計。當前有兩種設計得到了廣泛的應用：

（1）焊接鋼板纖維混凝土床身面向拆卸與回收的，這種機床具備良好的熱穩(wěn)定性、足夠的靜動剛度，能夠滿足生產(chǎn)制造機械性能方面的要求。它的生產(chǎn)周期較短，與傳統(tǒng)的鑄造結構相比要快1.7～3.5倍。

（2）可拆分導軌模塊，此種模塊需要嚴格遵守綠色制造技術要求，數(shù)控機床使用中采用鑲鋼——塑料導軌，上導軌面貼塑料軟帶，下導軌面為鑲鋼條，充分降低破損帶來的高維修成本。

參考文獻

[1]王曉磊.綠色制造工藝技術在機械加工中的應用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016，15（5）：44～45.

[2]張云霞.淺析綠色制造工藝在機械加工中的應用[J].科技創(chuàng)業(yè)，2009，4：81～82.

[3]周 鵬.我國機床行業(yè)的綠色制造關鍵技術存在問題及建議[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2012（5）.

收稿日期：2018-5-14