先进制造之绿色干切削技术

先进制造之绿色干切削技术
作者：谢纬安谢国如
来源：《科技资讯》 2012年第32期
谢纬安谢国如
(南通大学江苏南通 226019)
摘要:通过对传统湿切削加工不利因素的分析,对比体现了绿色制造中干切削技术具有对环境污染小,能合理利用资源的优势。

阐明了研究干切削技术,使其尽快投入工业应用,对保护生态环境,提高产制造业生产水平,具有十分重要的意义。

关键词:先进制造技术绿色制造干切削切削液
中图分类号:TG506.9 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)11(b)-0046-01
制造是人类社会发展的基石,制造业具有永恒性,任何时代都离不开它,在许多国家它是国民经济的支柱产业,国家经济的发展在很大程度上受到制造业发展的影响。

先进制造技术是制造业为了提高竞争力以适应时代的要求而形成的一个高新技术群,是一个多学科体系,它包容了市场需求、创新设计、工艺技术、生产过程的组织与监控、市场信息的反馈等。

其概念远远超越了传统制造技术界限。

绿色制造技术是以传统制造技术为基础,结合表面技术、材料科学、控制技术等新技术的先进制造工艺技术。

其目的是为了降低成本,合理利用资源和减少对环境的严重污染。

如何实现生产中的绿色制造,是机械行业中值得研究的问题。

1 传统切削的不利影响
1.1 造成环境污染
在传统的切削加工中,通常使用的切削液分为油基和水基两种,含有多种化学成份。

使用切削液的危害主要是其废液对环境的污染,切削液中所含的矿物油生物降解性差,会长期滞留在土壤和水中。

研究表明,油的含量达到一定程度会破坏水生生物正常的生态,甚至导致水生生物死亡。

同时,切削液中添加剂对环境的污染更是多方面的。

另外,切削液中的有毒有害成分在切屑再生利用时也会对环境造成危害。

1.2 生产成本增加
切削用量的不断增大,使切削液的用量不断增加,据国内外统计资料表明,切削液的使用和切削废液的处理占总制造成本的16%,而刀具的成本仅占制造成本的4%。

这个统计数据足以引起人们的高度重视,当今市场竞争日益激烈,降低产品的成本和价格,已成为企业生存与发展必须考虑的问题。

1.3 危害工人的健康
首先,切削液会对呼吸器官造成危害。

油基切削液在重载或高速切削条件下,由于高温产生化学反应,释放出有害气体和油雾。

其次,为改善切削性能水基切削液加入了各种添加剂,如:极压剂、防霉剂、防锈剂等,切削液中的添加剂具有一定的毒性。

最后,氯化物和甲醛类化合物会刺激皮肤和眼睛,对皮肤和眼睛造成危害。

同时,美国GeneralMoter汽车公司专门的综合调查,也验证了直接接触切削液的操作工患呼吸系统疾病的概率大于其他人群。

2 干切削技术的提出
为适应全球日益高涨的环保要求和可持续发展战略,干切削技术是1995年后发展起来的一
项绿色切削加工技术。

随着各国环保法规的日益严格和全球生态环境的恶化,切削液在传统的湿切削加工中对工人健康的危害和环境的污染已引起了广泛的重视。

随着切削用量的不断增大,切削液的使用量也不断增加,切削液的使用带来了许多负面问题,机械制造业面临了很大的环保压力,迫使人们必须采用环保型的生产工艺。

1995年干切削的科学意义被正式确立。

德国Aachen
工业大学的F．Klocke教授在1997年的国际生产工程研究会(CIRP)年会上,作了有关干切削的
主题报告。

如今干切削技术已经在许多工业发达国家的学术界和工业界引起了广泛的重视,并成功应用到生产领域,取得了很好的经济效益。

3 干切削刀具
刀具是干切削加工技术能够顺利实现的关键因素,是进行干切削加工最大的技术难题,刀具
在切削过程中承受的压力很大,在无切削液的情况下,切削时会加大刀具、切屑、工件之间的摩擦,使刀具切削刃上温度很高、压力很大,从而刀具和会迅速磨损。

因此,需要选用超硬刀具材料、对刀具表面进行涂层处理、对刀具的几何参数进行优化、采用合适的切削用量来降低切削温度
和减小切削力。

干切削刀具材料应具备很高的耐热性、热韧性和耐磨性,良好的抗粘结性和耐热冲击性。

常用的干切削刀具材料有立方氮化硼,聚晶金刚石,涂层硬质合金和陶瓷及金属陶瓷等。

随着耐高温刀具材料的不断发展,干切削技术也得到了不断发展。

它不仅有利于节约能量资源、减小环境污染,而且切屑清洁、易回收再利用,是一种非常理想的绿色加工方法。

4 干切削机床
设计干切削机床主要考虑的问题是切削热的迅速散发和切屑、灰尘的快速排出。

干切削时
在机床切削加工区会产生很大的热量,如不能及时从机床中排出去,机床就会产生热变形,从而影响机床的工作可靠性和工件的加工精度。

对于无法排出的热量,可采取隔热措施。

为了排屑方便,干切削机床可尽量采用倾斜式床身和立式主轴。

可用绝热材料制造工作台上的倾斜盖板,大量热切屑可直接送入螺旋排屑槽。

为了提高机床工艺系统的热稳定性可采用内置循环冷气系统。

为
了监控机床温度场的变化情况,可在关键部位设置温度传感器,必要时可通过数控系统进行精确
的误差补偿。

另外还可采用吸气系统帮助排屑,采用过滤系统滤去尘埃颗粒。

5 结语
制造技术的先进程度不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也逐渐成为国际间科技竞争的焦点。

因此,对先进制造技术的研究显得尤为重要。

加之人们的环保意识不断增强,可持
续发展思想不断深入,制造业中环境污染和资源浪费的问题亟待解决。

绿色制造正是解决这一问题的有效途径,它将成为21世纪制造业的重要特征之一。

在切削加工过程中,干切削消除了切削液的不利影响,用干切削代替湿切削,是机械制造业可持续发展的方向。

研究干切削加工技术,探明各种不同工件材料所适合的干切削加工工艺,最终
实现干切削加工,对保护生态环境,提高制造业的生产水平,有着非常重要的意义。

参考文献
[1] 谢国如.绿色制造中干切削的研究[J].现代机械,2004(6):57-58.
[2] 马平,胡爱玲,白钊.高速干切削及其关键技术[J].新技术新工艺,2004(4):14-17.
[3] 张广文,曾庆良,陈玉良.绿色切削加工技术的研究[J].轻工机械,2004(2):55-58.。