李　杰（湖南人文科技学院　能源与机电工程学院，湖南　娄底　417000　）

绿色切削加工技术的应用及其发展

李杰
（湖南人文科技学院能源与机电工程学院，湖南娄底417000）

机械加工在保证工件质量的同时如何实现“零排放”，是值得大力研究的问题。文章阐述了绿色切削加工产生的背景，然后分析了绿色切削加工技术的具体应用，并对其发展前景进行了展望。

绿色切削加工；干式切削；零排放

1　绿色切削加工的背景

近四十年来，工业的发展特别是机械加工业的发展给人类带来了巨大的经济效益，但同时也严重污染了生态环境，危及人类的生存和发展。据统计，机械加工业每年产生有害废物7亿吨、无害废物55亿吨，约占整个工业排放物的70%。而切削加工占机械加工总量的90%以上。传统机械加工存在三个主要的问题：一是资源利用率低。需要多道工序才能完成对一个零件的合格加工，造成了对原材料、能源和时间的浪费；二是严重污染环境。切削加工过程中对切削液的经常使用，这就给水体和土壤带来了污染、致使我们的环境遭到破坏；三是损害人体健康。切削加工过程会产生噪声，引起操作工人听力系统疾病；产生粉尘、油雾、化学微粒等，这些物质是加工工人呼吸系统、皮肤等方面疾病的隐患。在满足切削加工效率的前提下，为了节约资源、减轻加工过程中产生的污染、减少对人体健康的损害，在此背景下产生了绿色切削加工技术，在切削加工过程中利用这种新技术，能实现优质、低耗、高效及清洁化等四大目标。

2　绿色切削加工技术的应用

2.1利用高速干式切削技术

切削加工时利用干式切削技术就可以达到一种理想状态。该技术无需冷却液和润滑剂却可以实现对零件的切削加工。干式切削是在高速切削条件下，利用耐高温、耐磨、高强度的刀具对零件加工。在干式切削中由于不使用能发挥冷却、润滑作用的切削液，这使得刀具产生的切削力增大，同时切削产生的温度也越来越高，使刀具的耐用性能降低，使用寿命缩短。并且加工出来的零件质量也相应下降。在干式切削过程中，要使刀具的耐用度和工件的加工质量达到甚至超过湿加工的水准，就必须全面考虑整个加工工艺系统，并且采取相应措施，消除干式加工的不利影响。

德国最早提出了高速切削理念，此后工业发达国家对干切削进行了大量的研究。目前德国约有10%的机械加工企业已采用了干切削技术。美国一家公司采用“红月牙”工艺，开发CBN刀具和陶瓷工具对铸铁进行高速干切削，取得了良好的经济效益。欧洲在灰口铸铁件的干切削技术加工方面也非常成功。

2.2研制绿色切削液

环保、安全、无污染是绿色切削加工的最终目标。在对工件进行切削加工时，高技术含量的干式切削无需切削液就可以完成此操作，因而是切削加工的理想及最终目标。但是，目前很多国家，包括我国在内，干式切削的技术实力还远未成熟，从而导致干式切削加工难以推广和应用。因此，有关专家将绿色切削加工的焦点放在了绿色切削液的研制上，主要从基础润滑油、抗烟雾剂、极压抗磨剂和防腐剂的选择上着手进行研究。这种切削液不仅要起到传统切削液的冷却和润滑作用，还应具备传统切削液所不具备的绿色环保、无公害、无污染特性，还要改进刀具接触部位的耐磨性能。专家们对该种工业添加剂的选择极为慎重。我国专家认为，植物油是一种取之不尽、用之不竭的可持续能源，并且具备绿色无公害特性，不会对环境和人体产生伤害，因此可作为基础油的最好选择。同时，有关切削专家偏向于选择猪血清作为极压抗磨剂，选择聚异丁烯作为抗烟雾剂。

2.3利用污染程度极低甚至为零的切削技术

传统切削技术存在许多缺陷，特别是对生态系统的破坏和人体健康的损害。而干式切削加工目前受到技术的制约，将其进一步推向市场应用的条件还不够完善。利用污染程度极低甚至为零的切削技术可以弥补这两种切削加工技术的不足。利用该种技术，只添加极小量润滑剂就能顺利完成切削加工，同时加工工件的质量也得到提升。这种新型冷却润滑技术的使用，能够节约资源，能使废液处理量减小、刀具磨损程度降低、刀具寿命延长。

3　绿色切削加工技术的发展展望

3.1绿色切削加工液

随着切削加工技术水平的提高，绿色切削加工液的制造技术也日趋成熟。目前微量油膜附水滴切削技术采用的新型绿色切削加工液，其原料为水、冷风和自然降解油剂，使用这三种简单的原料可以制成绿色切削加工液，起冷却作用的是冷风和水，起润滑作用的是微量油。加工过程中通过蒸发或热量带走多余的水分，从而不会产生废液，在切削加工中采用该技术，顺利完成对工件加工的同时也实现了切削加工的零排放。

3.2零污染高效率

绿色切削加工是对传统切削加工的改进和完善。绿色切削加工对生态环境几乎不产生影响。使用该种技术，在切削液的制作中尽量少使用有毒化学物质，采用冷风、水和可自然降解油剂，对切削液进行循环利用，能实现加工废液的零排放。绿色切削加工技术，由于不需要废液处理装置和传统冷却装置，能节能20%以上。同时，刀具的损耗降低，刀具的使用寿命延长，这大大提高了切削加工的效率，改进了零件的加工质量。因而，绿色切削加工的应用前景相当广阔。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.124