李　杰（湖南人文科技學(xué)院　能源與機(jī)電工程學(xué)院，湖南　婁底　417000　）

綠色切削加工技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展

李杰
（湖南人文科技學(xué)院能源與機(jī)電工程學(xué)院，湖南婁底417000）

機(jī)械加工在保證工件質(zhì)量的同時(shí)如何實(shí)現(xiàn)“零排放”，是值得大力研究的問(wèn)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(shù)的具體應(yīng)用，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)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(lái)，工業(yè)的發(fā)展特別是機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展給人類(lèi)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)也嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境，危及人類(lèi)的生存和發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械加工業(yè)每年產(chǎn)生有害廢物7億噸、無(wú)害廢物55億噸，約占整個(gè)工業(yè)排放物的70%。而切削加工占機(jī)械加工總量的90%以上。傳統(tǒng)機(jī)械加工存在三個(gè)主要的問(wèn)題：一是資源利用率低。需要多道工序才能完成對(duì)一個(gè)零件的合格加工，造成了對(duì)原材料、能源和時(shí)間的浪費(fèi)；二是嚴(yán)重污染環(huán)境。切削加工過(guò)程中對(duì)切削液的經(jīng)常使用，這就給水體和土壤帶來(lái)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(guò)程會(huì)產(chǎn)生噪聲，引起操作工人聽(tīng)力系統(tǒng)疾?。划a(chǎn)生粉塵、油霧、化學(xué)微粒等，這些物質(zhì)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(guò)程中產(chǎn)生的污染、減少對(duì)人體健康的損害，在此背景下產(chǎn)生了綠色切削加工技術(shù)，在切削加工過(guò)程中利用這種新技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高效及清潔化等四大目標(biāo)。

2　綠色切削加工技術(shù)的應(yīng)用

2.1利用高速干式切削技術(shù)

切削加工時(shí)利用干式切削技術(shù)就可以達(dá)到一種理想狀態(tài)。該技術(shù)無(wú)需冷卻液和潤(rùn)滑劑卻可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(qiáng)度的刀具對(duì)零件加工。在干式切削中由于不使用能發(fā)揮冷卻、潤(rùn)滑作用的切削液，這使得刀具產(chǎn)生的切削力增大，同時(shí)切削產(chǎn)生的溫度也越來(lái)越高，使刀具的耐用性能降低，使用壽命縮短。并且加工出來(lái)的零件質(zhì)量也相應(yīng)下降。在干式切削過(guò)程中，要使刀具的耐用度和工件的加工質(zhì)量達(dá)到甚至超過(guò)濕加工的水準(zhǔn)，就必須全面考慮整個(gè)加工工藝系統(tǒng)，并且采取相應(yīng)措施，消除干式加工的不利影響。

德國(guó)最早提出了高速切削理念，此后工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)干切削進(jìn)行了大量的研究。目前德國(guó)約有10%的機(jī)械加工企業(yè)已采用了干切削技術(shù)。美國(guó)一家公司采用“紅月牙”工藝，開(kāi)發(fā)CBN刀具和陶瓷工具對(duì)鑄鐵進(jìn)行高速干切削，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。歐洲在灰口鑄鐵件的干切削技術(shù)加工方面也非常成功。

2.2研制綠色切削液

環(huán)保、安全、無(wú)污染是綠色切削加工的最終目標(biāo)。在對(duì)工件進(jìn)行切削加工時(shí)，高技術(shù)含量的干式切削無(wú)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(biāo)。但是，目前很多國(guó)家，包括我國(guó)在內(nèi)，干式切削的技術(shù)實(shí)力還遠(yuǎn)未成熟，從而導(dǎo)致干式切削加工難以推廣和應(yīng)用。因此，有關(guān)專(zhuān)家將綠色切削加工的焦點(diǎn)放在了綠色切削液的研制上，主要從基礎(chǔ)潤(rùn)滑油、抗煙霧劑、極壓抗磨劑和防腐劑的選擇上著手進(jìn)行研究。這種切削液不僅要起到傳統(tǒng)切削液的冷卻和潤(rùn)滑作用，還應(yīng)具備傳統(tǒng)切削液所不具備的綠色環(huán)保、無(wú)公害、無(wú)污染特性，還要改進(jìn)刀具接觸部位的耐磨性能。專(zhuān)家們對(duì)該種工業(yè)添加劑的選擇極為慎重。我國(guó)專(zhuān)家認(rèn)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(wú)公害特性，不會(huì)對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生傷害，因此可作為基礎(chǔ)油的最好選擇。同時(shí)，有關(guān)切削專(zhuān)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(shù)

傳統(tǒng)切削技術(shù)存在許多缺陷，特別是對(duì)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(shù)的制約，將其進(jìn)一步推向市場(chǎng)應(yīng)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(shù)可以彌補(bǔ)這兩種切削加工技術(shù)的不足。利用該種技術(shù)，只添加極小量潤(rùn)滑劑就能順利完成切削加工，同時(shí)加工工件的質(zhì)量也得到提升。這種新型冷卻潤(rùn)滑技術(shù)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(zhǎng)。

3　綠色切削加工技術(shù)的發(fā)展展望

3.1綠色切削加工液

隨著切削加工技術(shù)水平的提高，綠色切削加工液的制造技術(shù)也日趨成熟。目前微量油膜附水滴切削技術(shù)采用的新型綠色切削加工液，其原料為水、冷風(fēng)和自然降解油劑，使用這三種簡(jiǎn)單的原料可以制成綠色切削加工液，起冷卻作用的是冷風(fēng)和水，起潤(rùn)滑作用的是微量油。加工過(guò)程中通過(guò)蒸發(fā)或熱量帶走多余的水分，從而不會(huì)產(chǎn)生廢液，在切削加工中采用該技術(shù)，順利完成對(duì)工件加工的同時(shí)也實(shí)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(duì)傳統(tǒng)切削加工的改進(jìn)和完善。綠色切削加工對(duì)生態(tài)環(huán)境幾乎不產(chǎn)生影響。使用該種技術(shù)，在切削液的制作中盡量少使用有毒化學(xué)物質(zhì)，采用冷風(fēng)、水和可自然降解油劑，對(duì)切削液進(jìn)行循環(huán)利用，能實(shí)現(xiàn)加工廢液的零排放。綠色切削加工技術(shù)，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(shí)，刀具的損耗降低，刀具的使用壽命延長(zhǎng)，這大大提高了切削加工的效率，改進(jìn)了零件的加工質(zhì)量。因而，綠色切削加工的應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。

［1］馮麗.綠色機(jī)械加工技術(shù)的運(yùn)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(jī)械加工中切削液優(yōu)選的基本途徑［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013（07）.

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