绿色机械加工技术的应用与发展

摘要：随着社会的发展，人们对环境问题越来越关注。作为传统的加工技术，机械制造业如何实现加工过程中的“零污染”，同时保证加工的质量，是值得大力研究的问题。文章针对绿色机械加工技术的特征，对绿色加工技术的应用现状及发展前景进行了探讨。

关键词：绿色机械；加工技术；干式切削技术；切削液；冷却润滑技术 文献标识码：A

中图分类号：F407 文章编号：1009-2374（2015）21-0051-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.026

当今社会的飞速发展不仅加速了工业化的进程，同时也使得环境问题日益突出，随着国家可持续发展战略的实施，绿色化生产模式已成为许多产业的发展目标。而着手“绿色机械加工技术”的研究，就可以在资源可持续发展的同时，对环境污染进行有效的控制。

1 绿色机械加工技术的特点

随着社会科学技术不断发展以及社会实践经验的不断积累，为了做到节省人力资源，减少和降低工业生产加工流程过程中对周边环境所带来的污染，同时在满足机械加工效率的前提下，人们从机械工业生产中逐渐总结出了一套完整的绿色机械加工技术。绿色机械加工技术是以节约资源、降低污染、减少对人体健康伤害为目的，在通常的机械工业加工流程中，为了保持机械零部件运行的润滑，提高工作效率，一般使用润滑液，与此同时还可能会涉及工业材料的消耗、人力资源的浪费、化工原料的损失等。据统计，在这些消耗中，切削液消耗的比例是最大的，其费用达到占机械制造中零部件加工总成本的16%，而刀具费用仅占总成本的4%。因此绿色机械加工的最大特点是节省能源和资源。为实现绿色机械加工以达到节约能耗、保护环境的目的，就要我们在机械工业加工的过程中采取相对应的措施。还有重要一点是在传统制造加工过程中的切削液，它是由特殊的化学原料和材料所组成的，如果不对其做出及时有效的处理就会带来严重的环境污染问题，直接排入河水中的切削液会影响水质、破坏当地的生态系统，会给鱼类和水生物的繁殖和生长造成影响。因此，在机械制造加工中必须贯彻对绿色机械加工技术的应用，并采取有效措施保护环境，以取得更好的机械加工效果。

2 绿色机械加工技术的应用

随着可持续发展战略的实施，老百姓的环保意识不断提高。由于机械制造加工业具有既传统又现代的特点，使得它逐渐开始引起人们的关注。对于机械加工制造业目前存在着三个方面的研发：第一，通过降低机械加工中的切削摩擦来实现对环境的无污染；第二，对于切削液本身无污染的研究；第三，通过研制低污染、甚至无污染的切削冷却润滑剂再结合低摩擦的切削技术，最终达到绿色的机械工业加工技术。

2.1 高速与超高速干式切削技术

20世纪90年代，世界各地都在研制新的干式切削技术。该种技术能实现在机械工业制造加工的时候不使用任何冷却和润滑的液体。为了不断改进机械制造中的内部技术，其最终目的是提高加工效率并降低环境污染，但显然这是一种理想化的切削状态的模拟技术。因为在不使用切削液的情况下，要达到在机械加工工业中对工具和刀具的冷却和润滑的效果，就要求干式切削技术具备很高的技术标准，这就涉及了很多数据的考虑因素，比如工具和切削的方式的选择、还有切削的环境等。

1931年，德国Salomon博士提出一种高速切削的概念，高速切削具有降低刀削力、减少机械加工中受热形变、提高机械业加工的表面质量和生产效率等优点，给最终实现干式切削提供了必要条件。而国内各种相关技术还不完善，所以在研制的过程中还需考虑是否有利于可持续发展的问题。这些问题包括，基础油的选择、切削液添加剂的选择、挤压抗磨剂的选择、抗雾剂的选择、防腐剂的选择等。众所周知，润滑剂中最主要的成分就是基础油，而基础油中包含矿物油、合成油（脂）和植物油。我国是农业大国，拥有取之不尽用之不竭的太阳能，而且我国物产丰富，植物油的储备极其丰富，所以从能耗和来源及污染的角度来说，植物油是一种无害且来源充裕的制造切削液的原材料；对于抗烟雾剂则可使用聚异丁烯类化学物质；用猪血清来做极抗压磨剂。

2.2 绿色机械加工切削液的研制

绿色的机械工业加工模式应该是以实现机械工业加工过程中的绿色、安全、环保、无污染，追求高技术标准的干式切削方式为目标。因为历史因素的限制，该技术尚未成熟面向市场，一直受到技术支持的困扰，从而导致绿色机械工业加工模式难以实现。为了能够改变目前的这种状况，我们从机械加工中所必须用到的切削液入手，研制出一种新的绿色机械工业加工切削液的重要性便凸显了出来。

对于在绿色机械加工中切削液的选择可以分为三个阶段。第一，根据机械工业加工的精度，通过精度可以将精度、工件材料、刀具材料、切削参数等作为限制条件，对于四大类和若干小类再进行预选，最终选择合适的类型；第二，通过对每一个细化的小类切削液的润滑性、冷却性、消泡性、污染性、渗透性、抗粘合性及寿命等作为特性条件对具体细化的每一个小类进行特殊的选择；第三，对几十位所拟定选择的切削液进行合理性的评估，通过对比差异选择最优的结果。如果出现只有一种类别的切削液，则精心挑选的结果就是输出的最优结果。

绿色机械加工切削液的研制过程中，必须要考虑到废液的处理问题。对于一般传统的切削液可以分为油基切削液和水基切削液两大类。由于水基切削液不易燃、易稀释、不易变质等优点，被广泛地开发和应用。

2.3 低污染或无污染冷却润滑技术

目前由于技术原因，干式切削技术虽为大家所熟知，却仍处于实验室研发阶段，推向市场技术应用的条件还不成熟。然而在机械工业加工过程中，传统的切削技术又有许多不足，尤其是对环境的影响和破坏比较严重，而这种新的冷却润滑技术正是可以弥补传统机械加工方式的缺陷，经试验证明通过小量的润滑剂就可以使得切削顺利进行，还会提高机械加工制造的质量，所以介于这两者之间的冷却润滑技术在目前的市场来看具有相当广阔的应用前景。

有一种近似于干式和切削液切削技术的最小量润滑切削技术，它的原理就是通过在机械加工过程中对相应机械添加最小化润滑剂，从而在实现机械制造加工的高质量的同时有效保障了切削的质量。在机械加工流程中，伴随着切削液的减少，为了实现切削的双赢模式加工，运用最小量润滑剂技术就可以有效提升切削质量和效率。其最大的优点就是在实现资源的节约的同时，降低了刀具磨损，并延长了刀具的使用年限。

3 绿色机械加工技术的发展前景

3.1 绿色机械加工液

随着科学技术的发展与进步，在使用自然降解有剂、冷风、水等原料的基础下，经过一定步骤就可以加工成一个新的绿色机械加工液，这就是在实际机械加工应用过程中通常所说的微量油膜附水滴技术。通过试验和实际的机械加工应用，我们发现该技术可以有效改善环境问题、防止资源、水源、生态系统破坏，从而实现“零排放”的要求，通过绿色机械加工液技术的推广，最终会推动我们一个传统的机械工业向一个现代化机械工业转变的进程。

3.2 零污染

相比较传统机械加工业的加工技术而言，绿色机械加工技术对当地环境和生态系统的影响变得很小。绿色机械加工技术可以在实现机械加工废料零排放的同时，减少在制作切削液和切削液的使用维护过程中有毒化学试剂的使用量，通过采用冷风和自然降解的油剂与水，就可以实现切削液的重复利用。同时，我们使用绿色机械加工技术替代原先传统落后的技术，这就大大减少了对传统冷却和废液处理装置的使用，能够实现电力等资源20%以上的节能。对刀具使用年限的问题上，绿色机械加工技术可以相对以前延长2倍以上的使用寿命，使得质量效率双提高。

3.3 低污染高效率

绿色机械加工技术是建立在对传统机械加工技术的改善基础之上，对于机械加工业而言有着巨大的发展潜力和广阔应用前景。绿色机械加工液不仅在环保、生态、安全等诸多领域有良好效果，在经济、社会方面也有显著影响，因此在今后应该大力推广和应用。

4 结语

绿色机械加工技术的多样化类型，加之本身一系列的显著特点，使得在今后机械加工业的发展中应该着力于此，进行大力研发和普及，掌握核心技术对于实现机械加工零污染、零排放最终实现环境、资源的可持续发展有着重要而深远的意义。

参考文献

[1] 倪书楠.浅谈绿色机械加工技术的应用与发展[J].高新技术，2013，（3）.

[2] 李佳.谈绿色机械加工技术的应用与发展[J].科教导刊，2014，（1）.

[3] 冯丽.绿色机械加工技术的运用和发展探讨[J].科技传播，2014，（3）.

作者简介：王俊杰，女，山东青岛人，中国海洋大学学生，研究方向：结构设计与金属加工。

（责任编辑：陈 倩）