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MQL 加工技术(微量润滑加工技术) 1 引言在金属切屑加工中, 切削液具有冷却、润滑、排屑、清洗和防锈等功能, 使用切屑液对延长刀具使用寿命、减少切削力、保证加工精度和加工质量起着重要作用。
然而随着人类对环境、健康和成本的日益关注, 切削液所带来的负面影响已不容忽视: 切削液的处理和排放易引起环境污染。
切削液雾对操作工人的健康构成威胁, 易诱发多种皮肤病、呼吸道和肺部疾病甚至是癌症。
此外, 切削液的使用成本相当昂贵。
据德国最新统计数据表明:与切削液有关的费用相当于全部制造费用的7%~17%, 而工具费用仅占2%~4%[1]。
在可持续发展战略下, 国家对环境污染的要求越来越严格,切削液的处理费用也越来越高。
鉴于环境保护和降低成本的需要, 干切削和半干切削加工技术成为必然选择。
干切削技术是在切削过程中不使用任何切削液的加工方法, 它可完全消除切削液带来的负面影响。
但是由于缺少切削液的润滑、冷却等作用, 切削刀具承受的负荷大, 切削热无法及时移走, 刀具磨损快, 加工精度和表面光洁度难以保证, 因此它只适用于特定的切削条件。
半干切削加工, 具有多种不同的方法: 低温冷风、液氮冷却、水蒸气冷却和MQL 等。
其中MQL 是近年来各国学者研究得较多的一种技术, 它综合了干切削和浇注式切削的优点, 是一种经济的绿色环保加工技术, 对此加以介绍。
2 MQL 加工技术MQL 是将压缩空气和微量切削液( 一般为2- 30mL/h) 混合雾化后, 喷射到加工区, 对刀具和工件进行有效润滑的一种半干切削技术。
在MQL 加工中, 切削液的使用量极少, 润滑效果却十分显著, 它可以大大减少工件—刀具—切屑之间的摩擦和粘着,抑制温升, 保证加工质量, 既降低成本, 又不会对环境造成污染,并且加工后的工件和切屑保持干燥, 缩短工时。
2.1 MQL 切削液在传统的浇注式切削中, 切削液的选择主要依据其冷却润滑等切削性能, 而在MQL 加工中, 切削液耗量低, 使用时间长,这就要求切削液不仅具有良好的切削性能, 还必须与环境相容,并保持化学稳定性。
高速切削及其关键技术摘要自20世纪30年代德国 Carl Salomon博士首次提出高速切削概念以来，经过50年代的机理与可行性研究，70年代的工艺技术研究，80年代全面系统的高速切削技术研究，到90年代初,高速切削技术开始进入实用化，到90年代后期，商品化高速切削机床大量涌现，21世纪初,高速切削技术在工业发达国家得到普遍应用,正成为切削加工的主流技术。
根据1992年国际生产工程研究会(CIRP)年会主题报告的定义，高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5－10倍的切削加工。
因此，根据加工材料的不同和加工方式的不同,高速切削的切削速度范围也不同.高速切削包括高速铣削、高速车削、高速钻孔与高速车铣等，但绝大部分应用是高速铣削.目前，加工铝合金已达到2000－7500m/min；钛合金达150－1000m/min;纤维增强塑料为2000－9000m/min。
高速切削是一项系统技术,企业必须根据产品的材料和结构特点，购置合适的高速切削机床,选择合适的切削刀具，采用最佳的切削工艺，以达到理想的高速加工效果。
高速切削是一项先进的、正在发展的综合技术,必须将高性能的高速切削机床、与工件材料相适应的刀具和对于具体加工对象最佳的加工工艺技术相结合,充分发挥高速切削技术的优势。
高速切削技术已成为切削加工的主流和先进制造技术的一个重要发展方向。
高速切削较之常规切削是一种创新的加工工艺和加工理念。
本文分析了高速切削技术的特点,研究了高速切削的关键技术:机床技术、刀具技术和工艺技术,介绍了高速切削技术在航空航天和汽车制造等领域的发展及应用.关键词：高速切削 ;机床；刀具 ;切削工艺一.引言机械加工技术正朝着高效率、高精度、高柔性和绿色制造的方向发展。
在机械加工技术中,切削加工是应用最广泛的加工方法。
近年来，高速切削技术蓬勃发展,已成为切削加工的主流和先进制造技术的一个重要发展方向。
在数控机床出现以前,用于工件上下料、测量、换刀和调整机床等的辅助时间超过工件加工总工时的70％；以数控机床为基础的柔性制造技术的发展和应用,大大降低了工件加工的辅助时间，切削所占时间比例越来越大。
木材加工先进技术温建民;刘逸群【摘要】分析了几项先进木材加工技术及其国内外研究现状,旨在通过对新技术的应用来提高生产效率和产品质量,降低生产成本,并推动相关行业的快速发展.【期刊名称】《林业机械与木工设备》【年(卷),期】2011(039)001【总页数】4页(P8-11)【关键词】敏捷制造;切屑流向控制;在线检测;仿生学自锐;绿色制造【作者】温建民;刘逸群【作者单位】哈尔滨工业大学(威海),山东,威海,264209;哈尔滨工业大学(威海),山东,威海,264209【正文语种】中文【中图分类】TS652木材具有质量轻、弹性好、耐冲击、强重比高、易于加工、纹理及色调丰富美观等优点，自古至今都是重要的原材料。
木材工业能源消耗低，污染少，资源可再生，在国民经济中占有重要地位。
我国是举世公认的木制品生产大国，但还不是生产强国，因此对我国木材加工技术的研究任重而道远。
1 先进涂层技术机械加工高效率、高精度、高可靠性等指标对加工刀具提出了更高的要求，刀具涂层技术应运而生。
自20世纪60年代以来，刀具涂层技术一直是世界范围内的热门研究课题。
刀具涂层技术可分为化学气相沉积（CVD）技术和物理气相沉积（PVD）技术两大类，其可以明显改善刀具的综合机械性能，有效提高刀具的使用寿命，大幅度提高加工效率。
英国学者采用CVD法在PCD和PCBN刀片外表面上沉积一层镍、铜、钛、钴、铬和钽等金属的混合物以及钛化合物保护层，使刀片耐磨性提高4倍以上。
美国万耐特（Valenite）公司采用中温化学气相沉积（MT-CVD）技术在超细晶粒硬质合金基体上沉积一层18μm厚的TiCN/Al2O3/TiC涂层，刀后面沉积一层TiC涂层，刀具加工效率比使用硬质合金材料提高50%以上。
德国蓝帜（Leitz）公司采用MT-CVD技术研制出黄色氧化铝复合涂层，使黄色氧化铝涂层与该公司新研发的齿状过渡层具有良好的粘合性和散热性，并推出了一系列刀具。
环保产业绿色制造技术推广方案第1章绿色制造技术概述 (3)1.1 绿色制造技术发展背景 (3)1.2 绿色制造技术内涵与特点 (3)1.3 绿色制造技术分类及发展趋势 (4)第2章绿色设计技术 (5)2.1 绿色设计理念与方法 (5)2.1.1 绿色设计理念 (5)2.1.2 绿色设计方法 (5)2.2 产品生命周期评价在绿色设计中的应用 (5)2.2.1 产品生命周期评价方法 (5)2.2.2 产品生命周期评价在绿色设计中的应用案例 (6)2.3 绿色设计软件工具及案例 (6)2.3.1 常用绿色设计软件工具 (6)2.3.2 绿色设计软件工具应用案例 (6)第3章绿色材料技术 (6)3.1 绿色材料选择原则与方法 (6)3.1.1 选择原则 (7)3.1.2 选择方法 (7)3.2 生态环保型材料研发与应用 (7)3.2.1 研发方向 (7)3.2.2 应用案例 (7)3.3 循环再利用材料技术 (8)3.3.1 技术分类 (8)3.3.2 应用案例 (8)第四章绿色工艺技术 (8)4.1 绿色制造工艺概述 (8)4.2 清洁生产技术 (8)4.3 节能减排技术 (9)4.4 低碳加工技术 (9)第5章绿色制造系统集成 (9)5.1 绿色制造系统集成策略 (9)5.1.1 产品全生命周期绿色管理 (9)5.1.2 绿色制造单元集成 (9)5.1.3 绿色制造生产线系统集成 (10)5.2 绿色制造单元系统集成 (10)5.2.1 绿色加工单元集成 (10)5.2.2 绿色装配单元集成 (10)5.2.3 绿色物流单元集成 (10)5.3 绿色制造生产线系统集成 (10)5.3.1 生产计划与调度优化 (10)5.3.2 生产过程监控与优化 (10)5.3.3 生产设备维护与升级 (10)第6章绿色制造评价与认证 (10)6.1 绿色制造评价体系构建 (10)6.1.1 生命周期评价理论 (11)6.1.2 绿色制造评价准则 (11)6.1.3 绿色制造评价体系框架 (11)6.2 绿色制造评价方法与指标 (11)6.2.1 绿色制造评价方法 (11)6.2.2 绿色制造评价指标 (11)6.3 绿色制造认证流程与机构 (11)6.3.1 绿色制造认证流程 (11)6.3.2 绿色制造认证机构 (12)第7章绿色制造政策与法规 (12)7.1 国家绿色制造相关政策分析 (12)7.1.1 《中国制造2025》 (12)7.1.2 《绿色制造工程实施方案》 (12)7.1.3 《关于加快构建绿色金融体系的指导意见》 (12)7.2 地方绿色制造政策措施 (12)7.2.1 地方绿色制造规划 (12)7.2.2 地方绿色制造示范项目 (13)7.2.3 地方绿色制造政策补贴和税收优惠 (13)7.3 国际绿色制造法规与标准 (13)7.3.1 欧盟绿色制造法规 (13)7.3.2 美国绿色制造法规 (13)7.3.3 国际绿色制造标准 (13)第8章绿色制造市场分析 (13)8.1 绿色制造市场需求分析 (13)8.1.1 政策驱动需求 (13)8.1.2 社会公众需求 (14)8.1.3 企业自身需求 (14)8.2 绿色制造市场竞争态势 (14)8.2.1 市场竞争现状 (14)8.2.2 竞争对手分析 (14)8.3 绿色制造市场发展前景 (14)8.3.1 政策支持力度加大 (14)8.3.2 市场需求持续增长 (14)8.3.3 技术创新推动市场发展 (14)8.3.4 国际市场拓展空间 (14)第9章绿色制造技术应用案例 (15)9.1 典型行业绿色制造技术应用案例 (15)9.1.1 案例一：钢铁行业绿色制造技术 (15)9.1.2 案例二：化工行业绿色制造技术 (15)9.2 绿色制造技术成果转化案例 (15)9.2.1 案例一：高效节能电机绿色制造技术 (15)9.2.2 案例二：绿色建筑废弃物资源化利用技术 (15)9.3 国际绿色制造技术合作案例 (15)9.3.1 案例一：中德绿色制造技术合作 (15)9.3.2 案例二：中日绿色制造技术合作 (16)第10章绿色制造技术推广策略 (16)10.1 绿色制造技术宣传与培训 (16)10.1.1 制定绿色制造技术宣传方案，通过线上线下相结合的方式，加大对绿色制造技术的宣传力度； (16)10.1.2 开展绿色制造技术培训活动，针对企业技术人员、管理人员等不同群体，提高他们对绿色制造技术的认识和应用能力； (16)10.1.3 加强与国际绿色制造技术组织的交流合作，引进国外先进技术和管理经验，提升我国绿色制造技术水平。
绿色切削技术介绍
1 引言
在金属切削加工过程中，通常都要使用切削液。
切削液的大量使用给环境和人体健康带来了很大危害，作为有毒废料的切削液以及带有切削液的切屑的排放和处理大大增加了回收处理成本，与切削液相关的费用约占加工成本的17％。
迫使人们不断研究开发新技术以改变现状。
因此，近年来绿色制造技术成为国际上的研究热点。
无公害、清洁化、低能耗的绿色制造符合可持续发展战略的要求，是21世纪机械制造业的发展方向，必将推动机械工业的持续、健康发展。
2 干式切削
干式切削是指在切削加工过程中不使用任何切削液，完全消除了切削液的负面影响，是一种符合生态要求的绿色切削加工方式。
它的优点主要有：对大气和水环境无污染；切屑上无残液，降低了清洁处理成本；对人的健康无害且不会损伤皮肤或造成过敏。
干式切削技术目前主要应用于铸铁件的加工，在其它方面的推广应用正在进一步研究开发。
干式切削的实施需要满足一定的条件，主要包括：
（1）要求机床具有很好的热稳定性和很高的刚度，否则难以保证加工精度。
（2）对刀具提出了新的要求。
主要包括刀具材料的选择和刀具几何参数的设计。
由于干式切削不使用切削液，因此切削温度很高。
只有具有良好导热性、耐高温和高硬度的刀具材料才能满足加工要求。
刀具涂层技术的应用可以延长刀具寿命，较好满足干式切削的要求。
优化刀具的几何参数，也是推动干式切削技术发展的重要手段之一。
目前，干式切削技术还存在许多不足和限制其推广应用的技术难题。
由于失去了切削液的润滑、冷却、辅助排屑等作用，刀具在加工中承受的负荷增大，切削温度升高，刀—屑界面处于完全的二相固体接触状态，刀具磨损过程异常复杂，刀具与工件均易发生热变形，导致刀具使用寿命缩短，加工表面质量降低。
此外，对于机床本身而言，由于不能保持热平衡，机床的床身、立柱等也会因温度升高而发生不容忽视的变形。
干式切削技术的发展主要取决于机床和刀具性能的提高和改进，即：
（1）提高机床性能。
一方面提高机床的热稳定性和抗热变形能力；另一方面通过提高机床的主轴转速，发展高速（超高速）干式切削技术，以大幅度提高生产效率，减小切削力，并获得良好的表面加工质量。
（2）开发新的刀具材料和涂层技术。
通过提高刀具材料的导热性、耐热性、自润滑性和耐磨性，延长刀具使用寿命，保证干式切削的加工精度。
3 液氮冷却切削
液氮冷却切削是利用液氮特性，在切削区形成局部低温（或超低温），从而改变工件材料的物理力学性能使其有利于加工的先进切削技术。
美国怀特州立大学的S Y Hong博士对液氮冷却车削加工的研究表明，硬质合金刀具材料在液氮冷却切削条件下能够保持良好的切削性能。
林肯大学的Z Y Wang车削氮化硅陶瓷的试验表明，在液氮冷却条件下，刀具磨损可减小约4倍，工件表面粗糙度值可减小6倍多。
液氮冷却切削对于钛合金、低合金钢、软钢及一些高塑（韧）性复合材料等难加工材料的加工非常有利。
目前，液氮冷却切削技术主要存在以下需要解决的问题：
（1）液氮的存储、运输等费用带来了附加成本；
（2）液氮在切削加工中的润滑性不够；
（3）液氮使用的安全性需要特别加以注意；
（4）在超低温下切削出来的工件表面具有极强的化学活性，暴露在空气中会很快生锈，因此必须解决工件防锈问题；
（5）尚需对不同工件材料的低温切削性能以及刀具的切削特性等作进一步深入研究。
4 水蒸汽冷却切削
水蒸汽冷却切削是将过热水蒸汽喷射到切削区以达到冷却润滑的一种切削方法。
它的切削系统由水蒸汽发生装置、水蒸汽传输与控制系统和机床系统组成。
前苏联学者Podgorkv V V和Godelviski V A在上世纪90年代提出了这种切削加工方法。
哈尔滨工业大学也对此做过初步研究，并取得了一定成果。
研究表明，水蒸汽冷却切削可以减小切削力和工件表面粗糙度值，明显降低切削温度，生成的切屑更规则合理，润滑性有所提高。
水蒸气价格低廉又无污染，是一种很好的绿色润滑剂。
目前，该技术仍处于研究阶段，主要存在以下问题：
（1）水蒸汽发生装置能耗较大，尚须进一步研究能耗低、保温性好、结构简单合理的水蒸汽发生装置。
（2）水蒸汽的润滑机理还需进一步深入研究，切削过程的润滑模型尚不明确。
（3）尚需对不同的工件材料进行大量切削性能试验和研究，选择合理的加工参数及确定最优喷射角度和流量等。
5 气体射流冷却切削
气体射流冷却切削是以一定压力的射流气体冲刷加工区以获得冷却效果的切削加工方法。
日本学者对这种加工方法所做的研究工作较多。
我国华东船舶工业学院也做了这方面的研究工作，并取得了较好效果。
研究表明，气体射流冷却切削在冷却效果、工件加工质量和刀具使用寿命等方面均有益处。
目前国内对该技术的研究还处于起步阶段，尚须开展以下研究工作：
（1）气体射流冷却切削参数（包括气体压力、温度、气流速度、喷口直径及喷射方向等）的优化设计。
（2）气体射流冷却切削机理的分析研究。
（3）尚需对不同工件材料的气体射流冷却切削性能进行大量的试验研究。
6 低温风冷切削
低温风冷切削是在加工过程中用－10℃～－100℃的冷风冲刷加工区，从而降低刀具和工件温度的一种切削技术。
它的切削系统主要由冷风发生装置和切削加工系统组成。
日本对此项技术的研究较早，开发水平较高。
1996年横川和彦教授就开始对低温风冷切削进行了较全面的研究。
国内的重庆大学也进行过此类研究，并取得了一定成果。
研究表明，低温风冷切削可显著降低切削区温度，提高刀具耐磨性，延长刀具使用寿命，改善加工表面质量，且对环境完全无污染。
对于该技术的研究还存在一些问题。
首先，低温冷风切削对于不同的被加工材料有着不同的影响，而国内对这方面的研究工作开展较少，缺乏试验数据，难以提供科学、合理的切削参数。
其次，该方法的冷却润滑系统比较复杂，不利于推广应用。
第三，该方法只有冷却功能而无润滑功能（如果在冷风中添加微量切削油，可以解决润滑性问题，但对环境
有一定影响，属于准绿色切削）。
此外，使用时发出的噪声较大。
最后，对风冷切削技术缺乏系统性的试验研究，对一系列技术参数没有量化和优化。
对不同条件下不同材料的切削性能有待进一步深入研究。
低温风冷切削技术有一定的应用前景，但对以下课题须作进一步研究开发：（1）开发低耗能、高效率、调节范围大和无污染的低温风冷装置。
（2）开展系统性的研究。
对不同条件下不同材料的低温切削性能进行大量实验研究，整理和分析实验数据，为下一步研究作准备。
（3）调整机床结构，提高与低温风冷系统的适配性，推动低温风冷切削技术在机械工业中的小范围应用。
8 结语
本文对绿色切削技术领域一些常见的分支技术作了较系统的介绍和分析。
其中，干式切削、液氮冷却切削、水蒸汽冷却切削、气体射流冷却切削及低温风冷切削等均属于绿色切削技术；最小量润滑（MQL）切削技术和在冷风中加微量切削油的低温冷风切削技术则属于准绿色切削技术。
绿色切削技术可以提高刀具使用寿命及加工质量，且对环境无污染，对人体健康无害，在实际应用中取得了良好效果，是金属切削加工领域今后的发展方向。
目前，高速（超高速）干式切削技术和开发无污染的生态切削液是绿色切削技术的发展重点。
在21世纪制造业的发展过程中，绿色切削技术必将得到更快的发展和更广泛的应用。
