基于机械产品制造绿色加工工艺的与

第４期（总第１７３期）２０１２年８月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．４Ａｕｇ．

文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０４－０２１２－０２

櫜基于机械产品制造绿色加工工艺的分析与研究

梅志敏，钟　欢，雷亚兰，张　融

（武汉工业学院工商学院机械工程系，湖北　武汉　４３００６５）

摘要：在机加工中，因加工方法选择不当存在着能源的浪费和环境的污染，因此，发展绿色制造工业技术十

分必要。对绿色制造工业及多种绿色加工方法进行了分析与研究，并将其与传统的加工技术进行对比，指出

绿色加工技术在我国生态工业和社会可持续发展中起着重要作用。

关键词：绿色制造；工艺技术；可持续发展

中图分类号：ＴＧ５０６ 文献标识码：

櫜Ａ

武汉工业学院工商学院大学生校级科研项目（２０１０ＸＳ１０）；２０１１年湖北省高等学校省级教学研究项目收稿日期：２０１２－０３－２１；修回日期：２０１２－０３－２８作者简介：梅志敏（１９９１－），男，湖北蕲春人，在读本科生，专业为机械设计制造及其自动化。０　引言

随着经济的迅速发展，世界工业化发展的步伐越

来越快，而对环境的破坏也越来越厉害。机械制造业

在促进了社会发展的同时也产生了大量的污染，使资

源日益枯竭，地球环境恶化，给人类的生存和发展造成

了威胁。如果继续使用这种粗放式的制造模式，必将

影响社会的可持续发展。

绿色制造加工工艺技术是以传统的加工工艺技术

为基础，以保护环境、节约资源、降低成本为目标，并结

合了环境科学、能源科学、表面技术、材料科学、控制技

术等的先进制造技术。其目标是使机械产品在制造的

过程中对环境的影响最小，资源利用率最高，并使企业

在不危害环境的同时保持较高的经济效益与社会效益。

１　绿色切削技术

采用绿色切削加工工艺技术，是为了解决在切削

过程中切削液带来的问题。润滑、冷却、排屑和清洗是

切削液在机加工中所起到的作用，但大量使用切削液

会对环境产生严重的影响，同时也会危害到工作人员

的身体健康。目前国内主要从干式切削、绿色湿式切

削、低温切削等几个方面进行了开发研究。

１．１　干式切削加工工艺

干式切削加工技术方法多样，现干式切削在许多

材料中都得到了广泛应用，尤其是在合金、铸铁和有色

金属加工中。干式切削的切割温度很高，所以在选择

刀具上非常严格，干式加工刀具必须具有高热韧性和红硬性、高耐磨性、强抗粘结性，必须保证刀具和切削

之间的摩擦系数尽可能小，排屑顺畅，易于散热。机床

切削时其速度尽量要高，并配备吸尘和排屑装置。

虽然干式切削加工工艺对保护环境等方面都起到

了一定的作用，但是，其切削加工技术还存在很多不

足：①在对高强度的钢材进行切削时，刀具磨损相当严

重，即对刀具的材料、结构功能等提出了很高的要求；

②加工时能量损耗较大，切削过程中产生的温度很高，

而且在高温时铁屑会体现出热塑性，很难控制，造成了

排屑的困难。

１．２　低温切削加工工艺

在对高锰钢、淬硬钢、钛合金等材料进行加工时，

可采用低温切削。低温切削时在其装置上一般要配有

低温冷风装置，它包括间接冷却装置、氮气流发生装置

等，相比较其成本也会有一定的提高，这将是技术改进

所需解决的问题。近年来，国外对于低温冷风切削技术

的研究已趋于成熟，而国内对其的研究也比较顺利，相

信在不久的将来，低温冷风发生装置在国内的成功研制

必将推动低温切削技术在我国的广泛应用和发展。

１．３　准干式切削加工工艺

准干式切削技术是将混有少量润滑油的气体喷于

加工部位，使零件、刀具处于干燥状态，它充分结合了

干、湿加工的优点，在达到加工要求的同时降低了切削

费用，也避免了切削液的污染与处理问题。

在实际生产中，对于某些工件材料，纯粹的干式切削目前难以使用，故极微量润滑技术由此产生。这种

润滑是将具有一定压力的空气与极微量的切削油混合

并油雾化，然后一同喷于切削区，对刀具与工件和刀具

与切削的接触面进行润滑，进而防止切削液粘到刀具

上同时还减小了摩擦，使得切削区的温度有所改善，有

利于排屑，从而改善了切削加工的条件。

２　绿色加工技术———数控加工技术

数控加工有利于产品的更新改型、降低工人劳动

强度、提高自动化程度、提高加工精度、便于实现计算

机辅助制造。对于加工频繁改型的零件使用数控机床

能节省大量工装费用，从而降低了综合费用。

常见的数控加工设备有数控车床、数控铣床、数控

加工中心。

２．１　数控车床

数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数

控车床能加工轴类、盘类等复杂回转体零件，还能完成

螺纹、圆锥面、内外圆柱面以及端面等加工工序，能完

成复杂回转面的加工，并且能进行车槽、扩孔、铰孔等

工作。

数控车床按功能可分为普通数控车床、经济型数

控车床和车削加工中心。

２．２　数控铣床

数控铣床比较简单，它可以组成各种框式循环和

往复循环，不仅可以完成斜线、曲线、直线轮廓的铣削

加工，还可以对具有复杂型面的工件进行加工，其加工

出来的零件不仅美观，而且精度高。

２．３　数控加工中心

加工中心是一种备有自动换刀装置和刀库，可对

工件进行多工序加工的数控机床。数控系统可以自动

改变机床进给量、刀具相对工件的运动轨迹、主轴转

速；依次完成工件几个面上多工序的加工，使得工件测

量、装夹、存放、搬运和机床调整时间得以减少。

３　特种加工技术绿色选择

特种加工是利用电能、热能、声能、光能以及化学

能等去除材料的加工方法。

３．１　电火花加工工艺

其加工特点为：能加工任何导电材料，适用于微细

加工及低刚度工件加工，其加工硬度比机械加工表面

硬度高，在相同表面粗糙度下其耐磨性和表面润滑性

都比机械加工的表面好。

３．２　电火花线切割加工

其加工特点为：生产效率高，加工成本低，缩短了

生产准备时间，大大降低了电极设计、制造费用；电蚀

余量小，蚀除金属量小，适于加工和切割稀有、贵重金属；工具电极损耗极小；便于实现自动控制；加工小孔、

小槽、凹凸模、窄缝可一次完成，能够多个工件叠起来

加工，能获得一致尺寸。

３．３　激光加工工艺

其加工特点为：能量密度高，应用广泛；加工速度

快，效率高，可控性好，容易实现自动化；能透过空气、

惰性气体或透明物体对工件进行加工，在真空环境下

也可加工；激光光斑大小可以聚焦到微米级，输出功率

可以调节，因此可以用于精密微细加工。

３．４　电子束加工

其加工特点为：电子束能够极其微小地聚焦，能加

工微孔、半导体、窄缝集成电路等表面较小工件；其加

工材料范围广；由于电子束加工在真空中进行，高温时

加工表面不易被氧化，适用于加工易被氧化的金属及

合金材料以及纯度要求极高的半导体材料，并且污染

较少。

３．５　离子束加工

其加工特点为：通过电子光学系统进行聚焦扫描，

离子束轰击材料是逐层去除原子。离子束流能量及密

度、离子注入的深度和浓度可以精确控制，离子束流加

工精度可以达到毫微米即纳米级别、离子镀膜可以控

制在亚微米精度级别。因此，离子束加工是所有特种

加工方法中最精密最微细的加工方法；离子束加工在

高真空中进行，适用于对易氧化的金属、高纯度半导体

材料和合金的加工。

４　结束语

综上所述，绿色加工工艺目前已是世界工艺发展

的潮流，其优势必将在经济全球化和可持续发展战略

中得到完美的展现。环境质量问题已是当今社会共同

关注的问题，绿色加工工艺的前景广阔，它的发展必将

给人类社会和自然环境带来美好的明天！

参考文献：

［１］　赵占西．产品造型设计材料与工艺［Ｍ］．北京：机械工业

出版社，２００８．［２］　林武文，张春燕．特种加工对机械加工工艺的突破［Ｊ］．红

外与激光工程，２００６（５）：１９９－２０２．［３］　张云霞．浅析绿色制造工艺在机械加工中的应用［Ｊ］．科

技创业月刊，２００９（４）：８１－８２．［４］　盛夏．浅谈基于绿色制造的新型机械制造工艺［Ｊ］．硅谷，

２０１０（６）：１３０．［５］　王利，曹军．浅谈绿色制造技术在机械加工中的应用［Ｊ］．中国科技博览，２０１０（２４）：２９６．［６］　韩圣武．浅谈绿色制造工艺技术在机械加工中的应用

［Ｊ］．黑龙江科技信息，２００８（３３）：２９．（英文摘要转第２１６页）·３１２·　２０１２年第４期 梅志敏，等：基于机械产品制造绿色加工工艺的分析与研究针方向可得到两个封闭的线框，即ａ′ｂ′ｃ′ｊ′ｆ′ｅ′ｄ′ａ′、

ａ′ｂ′ｅ′ｄ′ａ′，但它们与线框Ⅰ均不满足“长对正”规律，

因此它们与线框Ⅰ不匹配。将起始点由ａ′向ｄ′转移，

从ｄ′出发沿着圆弧寻找，前行到ｅ′点不满足“长对正”

规律，到ｆ′点才满足与线框Ⅰ“长对正”的规律；由ｆ′

点向右前行不满足“长对正”规律，只能从ｆ′点向左前行到ｈ＇点，在此又有两个分支，如果走圆弧路线又不能

满足“长对正”规律，所以由ｈ′点继续左行至ｉ′点，再到

ｄ′点，形成单循环封闭线框ｄ′ｅ′ｆ′ｉ′，与线框Ⅰ完全匹

配。由此可确定，线框Ⅰ表达的是个四分之一圆柱，为

组合体中的虚实体。挖切该虚实体后所得形体如图

７（ｃ）所示。

图７　组合体教学中的逻辑思维

同理运用逻辑思维分析线框Ⅱ和线框Ⅲ，得挖切

所得形体如图７（ｄ）所示。

５　结束语

将哲学思维运用于组合体教学中，虽然只是对众

多课堂教学技巧的有益补充，但却对工程制图课程及

其他学科的学习方法具有普遍的指导意义。它可以使

未来的工程工作者具有缜密的科学思维方法。因此在

课堂中积极引导学生发展哲学思维，培养分析能力，使

其最终成为高素质的工程人才是非常有益的。参考文献：

［１］　陈锦昌，刘林．计算机工程制图［Ｍ］．第４版．广州：华南

理工大学出版社，２０１０．［２］　芦玉刚，阎金铭．基本几何体的归纳与演绎［Ｊ］．济南交通

高等专科学校学报，１９９７，５（２）：５４－５７．［３］　戴亿政，刘林，孙俊华．“虚实体”概念的研究与应用［Ｊ］．现代制造工程，２０１０（８）：１６７－１６９．［４］　杜振华，陈国民，马剑，等．机械制图教学内容的程序化创

新设计研究［Ｊ］．工程图学学报，２０１０（２）：１６０－１６６．

Ｔｒａｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ　Ｔｈｉｎｋｉｎｇ　ｉｎ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｒａｗｉｎｇ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ

ＷＵ　Ｐｉｎｇ－ｐｉｎｇ，ＬＩＵ　Ｌｉｎ

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｄｅｓｉｇｎ，Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｓｏｌｉｄ　ｏｆ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｉｓ　ｉｎｆｉｌｔｒａｔｅｄ　ｒｉｃｈ　ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ　ｔｈｉｎｋｉｎｇ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｄｕｃｔｉｏｎ，ａｂｓｔｒａｃｔ

ｔｈｉｎｋｉｎｇ，ｉｍａｇｅ　ｔｈｉｎｋｉｎｇ，ｌｏｇｉｃａｌ　ｔｈｉｎｋｉｎｇ．Ｉｆ　ｔｅａｃｈｅｒｓ　ｐｕｔ　ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ　ｔｈｉｎｋｉｎｇ　ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｌｙ，ｉｔ　ｃａｎ　ｄｅｖｅｌｏｐ

ｓｔｕｄｅｎｔｓｔｈｉｎｋｉｎｇ　ｍｏｄｅｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ａｎｄ　ｈｅｌｐ　ｔｈｅｍ　ｇｒａｓｐ　ｔｈｅ　ｒｕｌｅｓ　ｉｎ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｖｉｅｗ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ，３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｏ

ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｇｒａｐｈｉｃｓ．