浅谈绿色加工技术的应用与发展

黄晨华 白杭

摘 要：现代加工行业中机械加工的绿色加工技术进行了论述，对其技术的应用状况进行了分析探讨，并在此基础上分析了该技术的发展前景。

关键词：绿色加工；机械加工；切削液

前言

依照相关统计数据分析，磨削、切削零件在机械加工制作过程中所占的比例较大，约为加工总量的40%。零件在加工时会对刀具产生发作用，因而严重损害刀具的完好度，首先在磨削、切削时工件同刀具的接触面会因加工而升温，其次会对接触面的加工质量造成不利影响。因此为了提高机械加工中刀具使用的时间，令生产效率有效提高，在机械加工领域中学术界提出了在加工中使用切削液的概念。为了保证切削液具有润滑以及降温的作用，会在切削液中加入化学试剂，但是这些化学试剂对于环境的伤害极其巨大。主要表现为：首先需要大量的资源用以配置切削液；其次，切削液若排放到自然环境中或者对其进行处理时会对环境造成污染；最后，切削液中的成分对人体的危害较大。当今社会中的热门话题是可持续发展问题，因此在机械加工领域中也要将可持续发展的思想融入加工工作中，以此为目的，加工领域提出了绿色加工的思想，该类加工技术相对不会产生环境污染，并且危害性小，能够最大程度的对资源进行利用。

1 技术特点

机械加工产业中的绿色加工技术是一种以环境保护为核心以资源利用作为重点的新型技术，在保证生产效率的基础上，在加工过程中有效节约生产加工所用资源，降低生产过程产生的污染，减少危害性。在机械加工中用到的切削液制作过程复杂，需要大量的人力物力，并且其需要的化工原料以及油料对环境的污染较大，根据各种统计资料表明，在加工过程中使用切削液所耗费的费用就能够占到加工总成本的20%，刀具消耗的费用仅仅为总成本的4%。所以无论从何种角度分析，机械加工中绿色加工技术的应用核心便是能源资源耗费量的降低。此外，机械加工过程中使用到切削液还会产生较大的污染问题，由于其主要成分为化工合成物，若是切削液不经过污染物处理而直接排放到自然环境中，会引发各类严重的污染问题，对生态环境也是致命的打击，可持续发展变无从谈起。

2 技术应用

随着环保这一概念逐步的发展为时代的逐流，人们的潜意识里已经将环保这一概念作为其活动的基础，而可持续发展这一理念的提出是对环保概念的具体化，机械加工领域中绿色加工已经成为了该行业的焦点，并逐步的发展为研究重点。当下国内国外的专家都在针对绿色机械加工展开了研究和探讨，主要的研究内容包括：首先干式切削，此种切削模式的切削速率较高，并且不会产生污染，能耗也较低；其次，研究制造无污染的绿色切削液；最后则是在高速干式切削中采用污染较小或者没有污染的润滑冷却技术。

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、切削方式和切削環境等。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 绿色冷却润滑技术

干式切削技术的发展目前还处于发展状态，所以技术尚不成熟，因此可以应用范围会受到限制。但是传统工艺中使用到温式切削技术应用仍旧存在很多不足。而在干式同温式切削技术之间的MQL具有较大的应用发展空间，由于其应用的润滑技术使用的润滑液最少。因而这种近干切削的方式可以说是技工模式中具有双赢特性的模式，能够将冷却液的用量降至最低，并使得相关设备的用量以及能源的使用予以降低，保证空气中不会散发出刺激性的冷却液飞沫，并且也是对加工效率的提高，并有效提高工件的质量度。MQL技术具有的优势为：没有需要处理的加工废液；不会对人体造成危害；环境污染影响较小；有效的节约了加工耗费的资源，每小时油量的供给可以达到30mL，仅仅是传统方式用量的万分之一；也减少了刀具的消耗量，使得切削所使用的刀具的寿命较之传统工艺更长，加工零件的表面质量也得到了有效提高；最后该种系统的设备体积较小，系统结构简单，布局方便。

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。

相比传统的加工方式，绿色加工技术的应用几乎不会对环境造成影响。主要的特点为：第一，加工过程中差生的废液量为零；第二，将切削液中主要成分进行改变，减少化学原料的使用；第三，若冷却使用冷风以及水和可降解的油那么切削液便会具有可回收性，能够被再次利用；第四，此外由于切削液的环保性能使得不再需要废液处理等装置，因此更加节能；第五，切削液的性能更高，刀具的寿命是传统方式下的两倍；最后，零件质量也随之提高，并且加工的效率也显著提高。对于传统的方式绿色加工技术无疑是一种颠覆性的挑战，据相关资料显示，目前我国80%以上约344多万机械加工设备仍旧使用传统的工艺，利用传统的切削液，因而对操作者以及环境的危害都很大。显而易见，新型的绿色加工技术中应用的原生态切削液具有广阔的产业优势和技术开发价值，无论是经济价值还是社会价值、环境价值都具有长远的前景。

4 结束语

目前的社会发展中，技术更新已经成为了多个行业的热门课题，同时技术的发展也标志着行业的发展。而技术的创新并非凭空而出，需要以之前的技术作为铺垫，所谓的温故知新便是技术创新的基础，只有充分的了解绿色技术在加工汗液中的应用，并了解技术特点以及应用基础，保证技术始终处于不断的发展创新的状态，只有技术不断的创新改革，才能为社会为行业创造更多的价值，才能真正的推动社会的全面进步。

参考文献

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[2]张曙.绿色制造的现状与未来[A].2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C].2009.

[3]江志刚.制造企业生产过程资源环境属性及其多目标集成决策方法研究[D].武汉科技大学，2007.