淺談綠色加工技術的應用與發展

黃晨華 白杭

摘 要：現代加工行業中機械加工的綠色加工技術進行了論述，對其技術的應用狀況進行了分析探討，并在此基礎上分析了該技術的發展前景。

關鍵詞：綠色加工；機械加工；切削液

前言

依照相關統計數據分析，磨削、切削零件在機械加工制作過程中所占的比例較大，約為加工總量的40%。零件在加工時會對刀具產生發作用，因而嚴重損害刀具的完好度，首先在磨削、切削時工件同刀具的接觸面會因加工而升溫，其次會對接觸面的加工質量造成不利影響。因此為了提高機械加工中刀具使用的時間，令生產效率有效提高，在機械加工領域中學術界提出了在加工中使用切削液的概念。為了保證切削液具有潤滑以及降溫的作用，會在切削液中加入化學試劑，但是這些化學試劑對于環境的傷害極其巨大。主要表現為：首先需要大量的資源用以配置切削液；其次，切削液若排放到自然環境中或者對其進行處理時會對環境造成污染；最后，切削液中的成分對人體的危害較大。當今社會中的熱門話題是可持續發展問題，因此在機械加工領域中也要將可持續發展的思想融入加工工作中，以此為目的，加工領域提出了綠色加工的思想，該類加工技術相對不會產生環境污染，并且危害性小，能夠最大程度的對資源進行利用。

1 技術特點

機械加工產業中的綠色加工技術是一種以環境保護為核心以資源利用作為重點的新型技術，在保證生產效率的基礎上，在加工過程中有效節約生產加工所用資源，降低生產過程產生的污染，減少危害性。在機械加工中用到的切削液制作過程復雜，需要大量的人力物力，并且其需要的化工原料以及油料對環境的污染較大，根據各種統計資料表明，在加工過程中使用切削液所耗費的費用就能夠占到加工總成本的20%，刀具消耗的費用僅僅為總成本的4%。所以無論從何種角度分析，機械加工中綠色加工技術的應用核心便是能源資源耗費量的降低。此外，機械加工過程中使用到切削液還會產生較大的污染問題，由于其主要成分為化工合成物，若是切削液不經過污染物處理而直接排放到自然環境中，會引發各類嚴重的污染問題，對生態環境也是致命的打擊，可持續發展變無從談起。

2 技術應用

隨著環保這一概念逐步的發展為時代的逐流，人們的潛意識里已經將環保這一概念作為其活動的基礎，而可持續發展這一理念的提出是對環保概念的具體化，機械加工領域中綠色加工已經成為了該行業的焦點，并逐步的發展為研究重點。當下國內國外的專家都在針對綠色機械加工展開了研究和探討，主要的研究內容包括：首先干式切削，此種切削模式的切削速率較高，并且不會產生污染，能耗也較低；其次，研究制造無污染的綠色切削液；最后則是在高速干式切削中采用污染較小或者沒有污染的潤滑冷卻技術。

2.1 高速與超高速干式切削技術

在20世紀90年代世界各地研究出了干式切削技術，是在機械制造加工中不使用任何冷卻和潤滑液體，是一種很理想的切削狀態。如果不使用切削液，又要達到在機械加工中對工件和刀具的冷卻和潤滑作用，所有干式切削就要具備很高的技術基礎，這個問題涉及到很多方面的數據，比如刀具、工件、切削方式和切削環境等。德國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、減小熱變形、提高加工表面質量和生產效率等一系列優點，為最終實現干式切削提供了必要條件，但高速切削在現階段制造領域里普遍推廣仍存在一定困難。

2.2 綠色機械加工切削液的研制

在機械加工中不使用切削液是最終的方向，即干式切削，但因為國內各種相關的技術還不完善，故在當前，機械加工中還要使用切削液。切削液要滿足“綠色機械加工技術”，在研制的過程中要考慮可持續問題，它的研制包括：（1）基礎油的選擇；（2）切削液添加劑的選擇；（3）極壓抗磨劑的選擇；（4）抗煙霧劑的選擇；（5）防腐劑的選擇?；A油是切削潤滑劑的主要成分，包括礦物油，合成油，合成脂和植物油。植物油來自取之不盡，用之不竭的太陽能，且生物降解性能好，無毒，我國是農業大國，植物油儲備豐富，所有植物油是一種環保而豐富的制造切削液的原材料。綠色切削液要求添加劑無毒。極壓抗磨劑主要選用豬血清。選用聚異丁烯類作為抗煙霧劑。

2.3 綠色冷卻潤滑技術

干式切削技術的發展目前還處于發展狀態，所以技術尚不成熟，因此可以應用范圍會受到限制。但是傳統工藝中使用到溫式切削技術應用仍舊存在很多不足。而在干式同溫式切削技術之間的MQL具有較大的應用發展空間，由于其應用的潤滑技術使用的潤滑液最少。因而這種近干切削的方式可以說是技工模式中具有雙贏特性的模式，能夠將冷卻液的用量降至最低，并使得相關設備的用量以及能源的使用予以降低，保證空氣中不會散發出刺激性的冷卻液飛沫，并且也是對加工效率的提高，并有效提高工件的質量度。MQL技術具有的優勢為：沒有需要處理的加工廢液；不會對人體造成危害；環境污染影響較??；有效的節約了加工耗費的資源，每小時油量的供給可以達到30mL，僅僅是傳統方式用量的萬分之一；也減少了刀具的消耗量，使得切削所使用的刀具的壽命較之傳統工藝更長，加工零件的表面質量也得到了有效提高；最后該種系統的設備體積較小，系統結構簡單，布局方便。

3 綠色機械加工技術的發展前景

目前，利用冷風、微量可自然降解油劑和少量水經復合噴霧法形成的綠色機械加工液即微量油膜附水滴（OoW）技術是一種改善環境的零排放生產技術，將有利于促進傳統機械加工行業。綠色機械加工液使用量為微少量，其中微量油起潤滑作用，微少量水和冷風起冷卻作用，多余的水被加工產生的熱帶走或蒸發而無廢液排放，因而可實現零排放加工與生產。

相比傳統的加工方式，綠色加工技術的應用幾乎不會對環境造成影響。主要的特點為：第一，加工過程中差生的廢液量為零；第二，將切削液中主要成分進行改變，減少化學原料的使用；第三，若冷卻使用冷風以及水和可降解的油那么切削液便會具有可回收性，能夠被再次利用；第四，此外由于切削液的環保性能使得不再需要廢液處理等裝置，因此更加節能；第五，切削液的性能更高，刀具的壽命是傳統方式下的兩倍；最后，零件質量也隨之提高，并且加工的效率也顯著提高。對于傳統的方式綠色加工技術無疑是一種顛覆性的挑戰，據相關資料顯示，目前我國80%以上約344多萬機械加工設備仍舊使用傳統的工藝，利用傳統的切削液，因而對操作者以及環境的危害都很大。顯而易見，新型的綠色加工技術中應用的原生態切削液具有廣闊的產業優勢和技術開發價值，無論是經濟價值還是社會價值、環境價值都具有長遠的前景。

4 結束語

目前的社會發展中，技術更新已經成為了多個行業的熱門課題，同時技術的發展也標志著行業的發展。而技術的創新并非憑空而出，需要以之前的技術作為鋪墊，所謂的溫故知新便是技術創新的基礎，只有充分的了解綠色技術在加工汗液中的應用，并了解技術特點以及應用基礎，保證技術始終處于不斷的發展創新的狀態，只有技術不斷的創新改革，才能為社會為行業創造更多的價值，才能真正的推動社會的全面進步。

參考文獻

[1]楊代明.合成透明切削液在磨床上的應用[J].潤滑與密封，1988.

[2]張曙.綠色制造的現狀與未來[A].2009海峽兩岸機械科技論壇論文集[C].2009.

[3]江志剛.制造企業生產過程資源環境屬性及其多目標集成決策方法研究[D].武漢科技大學，2007.