呂靜波

摘要：綠色環(huán)保是21世紀(jì)倡導(dǎo)的新方向，本文主要對(duì)機(jī)械制造中加強(qiáng)綠色加工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析和研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造;綠色加工技術(shù);方法

一、機(jī)械制造中綠色加工技術(shù)

原材料（尤其是一些不可再生的金屬材料）的大量消耗，將不利于全社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，因此，機(jī)械工業(yè)應(yīng)積極推廣資源消耗少的綠色加工技術(shù)，通常可采取以下綠色工藝技術(shù)。

綠色材料：綠色設(shè)計(jì)與制造所選擇的材料既要有良好的使用性能，又要與環(huán)境有較好的協(xié)調(diào)性。為此，可改善機(jī)電產(chǎn)品的功能，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少所用材料的種類;選用易加工的材料，低能耗、少污染的材料，可回收再利用的材料，如高速內(nèi)燃機(jī)車的輕量化及節(jié)約燃油量;采用天然可再生材料，如豐富的柳條、竹類、麻類等用于產(chǎn)品的外包裝。

少無(wú)切削技術(shù)：隨著新技術(shù)、新工藝的發(fā)展，精鑄、精鍛、擺輾等成型技術(shù)和工程塑料在機(jī)械制造中的應(yīng)用日趨成熟，從近似成型向凈成型方向發(fā)展。有些成型件不需要機(jī)械加工，就可直接使用，不僅可以節(jié)約傳統(tǒng)毛坯制造時(shí)的能耗、物耗，也大大減少了產(chǎn)品的制造周期和生產(chǎn)費(fèi)用。

節(jié)水制造技術(shù)：水這種寶貴的資源在機(jī)械制造中起著重要的作用。但由于我國(guó)北方缺水，從綠色可持續(xù)發(fā)展的角度，應(yīng)積極探討節(jié)水制造的新工藝。干式切削就是一例，它可消除在機(jī)加工時(shí)使用切削液所帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，是理想的機(jī)械加工綠色工藝。它的應(yīng)用不局限于鑄鐵的干銑削，也可擴(kuò)展到機(jī)加工的其他方面，但要有其特定的邊界條件，如要求刀具具有較高的耐熱性、耐磨性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，機(jī)床則要高速、超高速切削（磨削），并有冷風(fēng)、吸塵等裝置。

減少加工余量：若坯件粗糙，機(jī)加工余量就較大，不僅消耗較多的原材料，而且生產(chǎn)效率低下。因此，有條件的地區(qū)可組織專業(yè)化毛坯制造，提高毛坯精度。另一方面，采用先進(jìn)的制造技術(shù)，如高速切削，隨著切削速度的提高，則切削力下降，且加工時(shí)問(wèn)短，工件變形小，易保證加工質(zhì)量。

新型刀具材料：減少刀具材料消耗，尤其是復(fù)雜、貴重刀具材料的磨耗是降低物料消耗的另一重要途徑，對(duì)此可采用新型刀具材料，發(fā)展涂層刀具。消耗的另一重要途徑，對(duì)此可采用新型刀具材料，發(fā)展涂層刀具。

回收利用：綠色設(shè)計(jì)與制造，非?？粗貦C(jī)械產(chǎn)品廢棄后的回收利用，它使傳統(tǒng)的物料運(yùn)行模式從開(kāi)環(huán)式變?yōu)椴糠珠]環(huán)式。產(chǎn)品生產(chǎn)廠家對(duì)回收可再利用的元器件，進(jìn)行選擇、回收和再利用等處理。從1990年中期，美國(guó)僅汽車零部件回收、拆卸、翻新、出售方面，每年就可獲利數(shù)十億美元。

另外，機(jī)械制造目前多是采用材料去除的加工方式，產(chǎn)生了大量的切屑、切削液、廢品等廢棄物，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境，也可以采取一些綠色加工辦法。切削液的回收再生在已使用過(guò)的廢乳化液中，一般含油量為20g/L，化學(xué)需氧量為18g/L，此外還含有S、P等化學(xué)添加劑，如直接排放或燃燒，則將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，綠色制造對(duì)切削液的使用、回收利用或再生非常重視。磨屑二次資源利用在磨削中，磨屑的處理有些困難，若采用于式磨削，磨屑處理則較為方便，由于CBN砂輪的硬度比較高，磨屑中很少有砂輪的微粒，磨屑純度很高，可通過(guò)一定的裝置，搜集被加工材料的磨粒，作二次資源利用?？焖僭椭圃旒夹g(shù)應(yīng)用材料堆積成形的原理，突破了傳統(tǒng)機(jī)加工去除材料的方法，可節(jié)約資源，又能減少加工廢棄物的處理，是很有發(fā)展前邊的綠色制造技術(shù)。

二、綠色制造工藝的應(yīng)用

傳統(tǒng)制造和綠色制造的最大區(qū)別就是傳統(tǒng)制造只是根據(jù)市場(chǎng)信息設(shè)計(jì)生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品，而其余就考慮得較少。綠色制造則通過(guò)綠色生產(chǎn)過(guò)程（綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理）生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過(guò)綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，同時(shí)原材料和能源的利用效率能達(dá)到最高。查閱相關(guān)資料與當(dāng)前的發(fā)展形勢(shì)，其應(yīng)用有以下方面：

1.成形制造技術(shù)正向凈成形方向發(fā)展

成形制造技術(shù)包括鑄造、焊接、塑性加工等，目前它正從接近零件形狀向直接制成工件，即精密成形或凈成形方向發(fā)展。這些工件有些可以直接或者稍加處理即可用于組成產(chǎn)品，這樣就可以大大減少原材料和能源的消耗。

2.干式加工開(kāi)始得到應(yīng)用

目前干式加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)械加工行業(yè)，如干切削加工、干磨削加工等等。干式加工顧名思義就是加工過(guò)程中不采用任何冷卻液的加工方式。干式加工簡(jiǎn)化了工藝、減少成本并消除了冷卻液帶來(lái)的一系列問(wèn)題，如廢液排放和回收等等。目前干式加工雖然在國(guó)外已經(jīng)得到局部應(yīng)用，并也取得了一些成效，如美國(guó)、日本、德國(guó)等采用于車削、干磨削、干鏜削等都取得了一定的成果，但在我國(guó)還剛開(kāi)始研究，并且干式加工工藝本身還尚須全面論證，不過(guò)作為一種新型的加工工藝，已經(jīng)得到了世界各國(guó)的廣泛注意和研究。

但是，干式切削加工技術(shù)還存在一些不足之處：如在鋼材尤其是高強(qiáng)度鋼的干切削應(yīng)用方面仍存在問(wèn)題，主要表現(xiàn)為刀具磨損嚴(yán)重，對(duì)刀具的材料和結(jié)構(gòu)要求較高，成本較大，加工能耗大，切削過(guò)程產(chǎn)生高溫，由于在高溫中的熱塑性特點(diǎn)，鐵屑難以控制，造成排屑困難。

3.工藝模擬技術(shù)迅速發(fā)展

工藝模擬技術(shù)主要應(yīng)用于熱加工過(guò)程，過(guò)去通常必須做大量的實(shí)驗(yàn)才能初步控制和保證加工工件的質(zhì)量，采用工藝模擬技術(shù)將數(shù)值模擬、物理模擬和專家系統(tǒng)相結(jié)合，確定最佳工藝參數(shù)、優(yōu)化工藝方案，預(yù)測(cè)加工過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷和防止措施，從而能有效控制和保證加工工件的質(zhì)量。

4.綠色切削加工工藝技術(shù)

切削液在機(jī)械加工中起到冷卻、潤(rùn)滑、排屑和清洗的作用，但是在機(jī)械加工過(guò)程中使用的切削液用量過(guò)大，大量的切削液會(huì)污染環(huán)境。因此，要采用綠色切削加工藝技術(shù)，來(lái)解決切削液帶來(lái)的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)對(duì)綠色切削的研究主要包括卡式切削、低溫切削、綠色濕式切削等幾個(gè)方面。相信在不久的將來(lái)，綠色切削將是未來(lái)綠色制造業(yè)的重要組成部分。

5.低溫切削加工工藝

低溫切削一般用于一些難度比較大的材料加工，比如鈦合金、高錳鋼、淬硬鋼等。由于要配備相應(yīng)的低溫冷風(fēng)裝置，包括氮?dú)饬靼l(fā)生裝置、使用低沸點(diǎn)工質(zhì)作冷媒的間接冷卻裝置等，因此其成本會(huì)相對(duì)比較高，這也成為改技術(shù)需要解決的問(wèn)題。其中的低溫冷風(fēng)切削技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，近年來(lái)，低溫冷風(fēng)切削技術(shù)在國(guó)外研究趨于成熟，被許多機(jī)床企業(yè)接受采用。特別在日本的機(jī)床行業(yè)，應(yīng)用較為廣泛，國(guó)內(nèi)的研究也比較順利，在不久的將來(lái)，國(guó)產(chǎn)低溫冷風(fēng)發(fā)生裝置的研制成功必將推動(dòng)我國(guó)干式切削技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

6.高速?gòu)?fù)合機(jī)床加工工藝

21世紀(jì)的今天，機(jī)械加工只有追求高效率、高精度和綠色化，才能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。這就需要在高效生產(chǎn)的同時(shí)，提高零件的加工精度和表面質(zhì)量，高速機(jī)床加下工藝技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求，由于較高的切削速度、較高的進(jìn)給速度及較短的換刀等輔助時(shí)間，高速機(jī)床加工工藝技術(shù)通過(guò)一次性加工就可以獲得高質(zhì)量的加工表面，大大提高廠加工效率和質(zhì)量，滿足了機(jī)械行、止品種多、批量大、投資少的要求。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，這些技術(shù)之所以都被歸于綠色制造工藝是因?yàn)檫@些工藝和技術(shù)或減少了原材料和能源的耗用量或縮短開(kāi)發(fā)周期、減少成本，而且有些工藝改進(jìn)對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用。雖然現(xiàn)階段由于種種原因還不能全面施行和應(yīng)用這些工藝和技術(shù)，而且它們本身也許還有需要完善之處，但有理由相信綠色制造工藝將在未來(lái)大顯身手。