浅谈绿色机械加工技术的应用

　　前言

　　据有关数据统计，机械制造加工零件时切削、磨削的比例很大，大约占加工总量的30～40%。在切削、磨削的过程中，对刀具的损害很严重，一方面刀具和工件的表面温度会升高，另一方面会影响加工表面的质量。所以为了延长刀具使用寿命，提高生产效率，学术界提出了机械加工时要使用切削液的观点。一般的切削液为了达到降温和润滑的作用，常会添加一些化学试剂，这些化学试剂对环境污染很严重。其危害大致表现在以下几个方面：①配制切削液需要消耗大量资源；②切削液的排放和处理会造成严重的环境污染；③切削液的化学成分会对人的身体造成极大的危害。

　　当今社会可持续发展问题已经成为当前的热门问题，所以机械加工中使用的切削液也要实现可持续发展的目的。很多学者开始研究“绿色机械加工技术”，此技术的发展趋势是资源利用率高，各种污染少，对人体危害小。

　　1、绿色机械加工技术的特点

　　绿色机械加工技术是以资源能源及环境为重，在不影响加工生产效率的前提条件下，做到节省资源、减少污染并且对人体无害。机械加工中使用的切削液，需要消耗大量的劳动力、化工制造原料、油料和水等，根据各项资料说明，单单加工中使用的切削液的费用大约占机械制造中零件加工总成本的16%，而刀具费用只占4%。因此，节省能源和资源是绿色机械加工技术的首要特点。

　　机械加工中使用的切削液还会造成严重的环境污染，切削液一般都是由若干种化学原料制成，若把没有经过污染物处理的机械加工切削液排入江河中，会污染水源，严重的甚至会破坏生态环境，不利于可持续发展战略的实施。

　　2、绿色机械加工技术的应用

　　当前，随着人们环保意识的增强和可持续发展战略的提出，绿色机械加工技术成为制造领域的焦点。目前，国内外学者专家正努力对绿色机械加工技术进行深入地探讨和研究，主要包括三方面，一是高速与超高速干式切削技术，具有无污染、低耗能切削特点；二是绿色切削液的研制；三是在完全实现高速与超高速干式切削的切削过程中采用低污染与无污染的冷却润滑技术。

　　2.1高速与超高速干式切削技术

　　在20世纪90年代世界各地研究出了干式切削技术，是在机械制造加工中不使用任何冷却和润滑液体，是一种很理想的切削状态。如果不使用切削液，又要达到在机械加工中对工件和刀具的冷却和润滑作用，所有干式切削就要具备很高的技术基础，这个问题涉及到很多方面的数据，比如刀具、工件、切削方式和切削环境等。

　　德国Carl.J.Salomon博士1931年提出了高速切削的概念，高速切削具有降低切削力、减小热变形、提高加工表面质量和生产效率等一系列优点，为最终实现干式切削提供了必要条件，但高速切削在现阶段制造领域里普遍推广仍存在一定困难。

　　2.2绿色机械加工切削液的研制

　　在机械加工中不使用切削液是最终的方向，即干式切削，但因为国内各种相关的技术还不完善，故在当前，机械加工中还要使用切削液。切削液要满足“绿色机械加工技术”，在研制的过程中要考虑可持续问题，它的研制包括：①基础油的选择；②切削液添加剂的选择；③极压抗磨剂的选择；④抗烟雾剂的选择；⑤防腐剂的选择。

　　基础油是切削润滑剂的主要成分，包括矿物油，合成油，合成脂和植物油。植物油来自取之不尽，用之不竭的太阳能，且生物降解性能好，无毒，我国是农业大国，植物油储备丰富，所有植物油是一种环保而丰富的制造切削液的原材料。绿色切削液要求添加剂无毒。极压抗磨剂主要选用猪血清。选用聚异丁烯类作为抗烟雾剂。

　　2.3低污染与无污染的冷却润滑技术的应用

　　目前，干式切削技术还不成熟，其应用范围也很有限。而传统的温式切削又有诸多不足。因此介于两者之间的最小量润滑技术MQL有着极为广阔的应用前景。

　　最小量润滑（MQL）切削（即近干切削）是一种双赢加工模式，它可以大幅度减少冷却液用量、相关设备和能源成本、散发到空气中的冷却液飞沫及刺激操作工人皮肤的可能性，同时，它还能潜在地提高生产率和工件加工质量。

　　最小量润滑技术MQL的优点有：①无需废液处理；②对人体无危害；③对环境无污染；④节约资源：供给的油量可达每小时2～30mL，为传统湿式方法用量的万分之一左右；⑤大大减小了刀具—工件、刀具—切屑的摩擦，从而延长了刀具寿命，提高了加工表面质量；⑥系统简单，体积小，易布局。

　　3、绿色机械加工技术的发展前景

　　目前，利用冷风、微量可自然降解油剂和少量水经复合喷雾法形成的绿色机械加工液即微量油膜附水滴（OoW）技术是一种改善环境的零排放生产技术，将有利于促进传统机械加工行业。绿色机械加工液使用量为微少量，其中微量油起润滑作用，微少量水和冷风起冷却作用，多余的水被加工产生的热带走或蒸发而无废液排放，因而可实现零排放加工与生产。

　　绿色机械加工与传统机械加工相比，对环境的负担几乎为零，特点有：①机械加工废液零排放；②降低切削液制作过程中化学原料的成分；③利用冷风、可自然降解油剂和水，切屑液可完全回收利用；④不需要使用传统冷却装置及废液处理设施，可节能20%以上；⑤可使刀具使用寿命延长两倍以上；⑥提高了零件加工表面质量，同时提高了加工效率。

　　可以说，绿色机械加工液是对传统加工液的巨大挑战。据统计资料显示，我国具有430多万台机床设备，其中80%需要机械加工液，切削液中的化学物质对操作人员有很大的危害，同时也对环境破坏严重。显然，绿色机械加工液是一种生态加工液，它的应用开发和产业化具有重大的经济、社会、环境效益与长远的经济前景。具有巨大的经济、社会、环境效益与长远的经济前景。

　　4、结语

　　当今社会，技术的更新与发展成为热门课题，要想创新就要做到“温故而知新”，只有在了解绿色机械加工技术的特点和应用的基础上，加强新型技术的创新与发展，不断的改造更新，才能使国家的制造业更加强大，造福人民。