绿色制造工艺在机械加工中的应用研究

绿色制造工艺在机械加工中的应用研究
摘要：随着全世界经济的快速发展以及人口的急剧增加，为满足人类日益增
长的物质要求，机械加工业得到大力发展，但是伴随着机械加工业的发展，出现
了一系列的环境问题。全球环境受到严重污染，大量能源被浪费，世界资源趋于
枯竭，生态环境的破坏越来越威胁到人类的生存。因此为了实现保护环境的目标，
机械加工业中采用了绿色制造工艺。

关键词：机械加工；绿色制造；工艺
绿色制造工艺能充分考虑机械加工业对生态环境的影响和资源的利用率。要
想机械加工业对环境的影响达到最小，实现资源利用率的最大化，就要将绿色制
造工艺实现在产品生产过程中的每一个环节中。

1.绿色制造工艺的概念
绿色制造工艺将传统的生产工艺作为基础，与材料科学等技术相结合的现代
制造工艺。其最终目的是实现对资源的最大利用率，尽可能降低生产成本，减小
对生态环境的危害。绿色制造工艺可分为如下三类：

1.1.节约资源的工艺技术。该技术主要体现在生产过程中对传统的生产流程
进行简化，实现节约资源的目标。在设计方面，为使资源的利用效率提高，可以
在允许的条件下减少零件的使用数量；在工艺方面，可以通过提高生产过程中各
项技术的操作水平，以达到减少材料消耗的目的。

1.2.节省能源的工艺技术。该技术是通过在生产过程中，减少资源的消耗量
以达到节省能源的目的。

1.3.环保型工艺技术。该技术指在工艺技术的基础上，将生产过程中对环境
和人类造成危害的物质尽量不产生或是尽可能少的产生。当前，最有效的方法就
是在生产过程中的各个环节都避免有害物质的产生，并加强末端污染物的处理工
作。

在这三大绿色制造工艺中，节约资源的工艺技术最重要。因为世界上的资源
大多是不可再生的且数量有限，为了人类今后的可持续发展，就要尽最大可能解
节约资源。

2.绿色制造工艺技术的具体内容及在机械加工中的应用
在机械加工中，干切削和干磨削都是绿色制造工艺的主要体现方法。传统的
加工方法都离不开切削液的帮助，切削液的主要帮助是冷却、清洗等。但是随着
生产过程中切削液的需要量愈来愈大，导致了很多问题的产生，提高了产品的成
本，污染了环境，而且对工人的身体状况也有很大的影响。而绿色制造工艺技术
中的干式加工则不采用切削液，因此可以得到干净的切屑，避免了处理切削液过
程中产生的一系列问题。

2.1.干式加工
2.1.1.干切削
在干切削的多种加工方式中，干车削是最常用的一种方法。传统的生产方式
是先加工螺纹，再将该工件淬硬，接着精磨，这样耗时太长。现在为提高工作效
率，先将工件进行加工，在工件进行螺纹加工前就进行淬硬，很大程度上减少了
加工的时间。

2.1.2.干磨削
传统的磨削加工过程中，会因为使用磨削液而产生大量的烟雾，使生产环境
变得十分恶劣，而且磨削液的处理耗费大，为解决这一问题，就要采用干磨削的
方式来进行生产加工。

目前，强冷风磨削是比较常采用的一种加工方式，在热交换器的作用下，将
压缩空气进行冷却，然后将其喷到磨削点上。这样的生产工序会产生很少的火花，
同时也几乎没有热量的散发，因此工件的变形可能性极小，磨削效率得到有效的
提高。

2.2.刀具技术
干式加工对道具的材料质量要求非常严格，材料必须具有很强的红热性，很
高的耐磨性等。因此，在对刀具进行设计生产时，要力求符合干切削的技术要求。
在韧性材料的加工过程中，断屑占有非常重要的地位。目前，关于断屑槽的制造
技术也相对成熟，可以根据不同的材料制造出与之相对应的断屑槽，很大程度上
增强了断屑的折断能力。

2.3.机床技术
在干式加工的生产过程中会产生大量的热量，在散热不及时的情况下，机床
会因受热不均匀而产生严重变形，会对加工产品的精确性产生一定程度上的影
响。因此机床应装置循环系统，降低温度，并做好相应的隔热措施。通过实践经
验可得，在高速条件下进行切削，可以有效减少热量的产生。另外，将机床设计
成倾斜的样式，盖板要采用隔热的材料制成，同时还要安装过滤系统，避免灰尘
对产品精确度的影响。

2.4.工艺技术
在机械加工的过程中，工件的材料性质起着至关重要的作用。铝合金的切屑
极易与刀具产生粘合现象，但是高速切削可以完全避免这种情况的发生。因为在
高速切削的过程中，会大量减少积屑瘤，从而提高产品的加工质量。
另外，为了尽可能避免刀具和工件在高温条件下会发生粘合现象，要对两者
的材料进行合理的搭配，并对不合适磨削加工的工件利用其它切削办法进行加
工。

虽然干切削和干磨削技术能够很大程度上节约能源，减少损耗，改善环境状
况，但是目前为止，干式加工的使用范围不够广泛。从干切削的角度出发，需要
通过改善现有的刀具材料，进行新型加工条件的研究开发，最终实现干切削的充
分运用。从干磨削的角度来讲，干磨削会将磨削液完全淘汰掉，但是这样还没有
完全运用到实践中，因此在深入探讨干磨削方式时，还要积极发现符合绿色制造
工艺的磨削方式。

2.5.准干式加工
取消切削液的使用只是干式加工的一方面措施，干式加工对刀具及机床等都
有非常严格的质量要求，因此不能得到广泛的应用。但是湿加工又会引起环境污
染等一系列的问题，但是将干式加工和湿加工结合在一起，一方面可以达到加工
的标准，另一方面降低生产的成本，这种生产方式就是准干式加工。准干式加工
既不同于干式加工，有不同于湿加工，而是介于两者之间的一种综合切削方式。

2.6.风冷却切削技术
虽然绿色制造工艺将干式加工作为重点研究对象，但是没有特定的条件，感
加工还是很难实现，必须要对刀具采取冷却措施。这种情况可以通过风冷却切削
技术来解决。

3.结束语
绿色制造工艺还是一项新型的技术，需要完善的方面还有很多，实现广泛使
用是一个漫长的过程。但是，绿色制造工艺的发展是顺应世界潮流，有利于推进
人类可持续发展战略的，必将随着人们对环境的不断重视，得到更加广泛得的应
用。

参考文献：
[1] 张柏霖.新世纪的干切削技术[J].制造技术与机床，2001（10）.
[2] 叶伟昌.干切削刀具及其应用[J].机械工艺师，2000（06）.
第一作者简介：闵爱琴（1984.10-），女，汉族。2007年毕业于河南科技大
学，机械设计制造及自动化专业，助理工程师，在一拖主要从事量具，非标产品
的制造加工工艺及设计工作。