綠色切削技術(shù)介紹

1、綠色切削技術(shù)介紹綠色切削技術(shù)介紹1引言在金屬切削加工過程中，通常都要使用切削液。切削液的大量使用給環(huán)境和人體健康帶來了很大危害，作為有毒廢料的切削液以及帶有切削液的切屑的排放和處理大大增加了回收處理成本，與切削液相關(guān)的費用約占加工成本的17％。迫使人們不斷研究開發(fā)新技術(shù)以改變現(xiàn)狀。因此，近年來綠色制造技術(shù)成為國際上的研究熱點。無公害、清潔化、低能耗的綠色制造符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，是21世紀機械制造業(yè)的發(fā)展方向，必將推動機械工業(yè)的持續(xù)

2、、健康發(fā)展。2干式切削干式切削是指在切削加工過程中不使用任何切削液，完全消除了切削液的負面影響，是一種符合生態(tài)要求的綠色切削加工方式。它的優(yōu)點主要有：對大氣和水環(huán)境無污染；切屑上無殘液，降低了清潔處理成本；對人的健康無害且不會損傷皮膚或造成過敏。干式切削技術(shù)目前主要應(yīng)用于鑄鐵件的加工，在其它方面的推廣應(yīng)用正在進一步研究開發(fā)。干式切削的實施需要滿足一定的條件，主要包括：（1）要求機床具有很好的熱穩(wěn)定性和很高的剛度，否則難以保證加工精度。（

3、2）對刀具提出了新的要求。主要包括刀具材料的選擇和刀具幾何參數(shù)的設(shè)計。由于干式切削不使用切削液，因此切削溫度很高。只有具有良好導(dǎo)熱性、耐高溫和高硬度的刀具材料才能滿足加工要求。刀具涂層技術(shù)的應(yīng)用可以延長刀具壽命，較好滿足干式切削的要求。優(yōu)化刀具的幾何參數(shù)，也是推動干式切削技術(shù)發(fā)展的重要手段之一。目前，干式切削技術(shù)還存在許多不足和限制其推廣應(yīng)用的技術(shù)難題。由于失去了切削液的潤滑、冷卻、輔助排屑等作用，刀具在加工中承受的負荷增大，切削溫度升

4、高，刀—屑界面處于完全的二相固體接觸狀態(tài)，刀具磨損過程異常復(fù)雜，刀具與工件均易發(fā)生熱變形，導(dǎo)致刀具使用壽命縮短，加工表面質(zhì)量降低。此外，對于機床本身而言，由于不能保持熱平衡，機床的床身、立柱等也會因溫度升高而發(fā)生不容忽視的變形。干式切削技術(shù)的發(fā)展主要取決于機床和刀具性能的提高和改進，即：（1）提高機床性能。一方面提高機床的熱穩(wěn)定性和抗熱變形能力；另一方面通過提高機床的主軸轉(zhuǎn)速，發(fā)展高速（超高速）干式切削技術(shù)，以大幅度提高生產(chǎn)效率，減小切

5、削力，并獲得良好的表面加工質(zhì)量。（2）開發(fā)新的刀具材料和涂層技術(shù)。通過提高刀具材料的導(dǎo)熱性、耐熱性、自潤滑性和耐磨性，延長刀具使用壽命，保證干式切削的加工精度。3液氮冷卻切削6低溫風(fēng)冷切削低溫風(fēng)冷切削是在加工過程中用－10℃～－100℃的冷風(fēng)沖刷加工區(qū)，從而降低刀具和工件溫度的一種切削技術(shù)。它的切削系統(tǒng)主要由冷風(fēng)發(fā)生裝置和切削加工系統(tǒng)組成。日本對此項技術(shù)的研究較早，開發(fā)水平較高。1996年橫川和彥教授就開始對低溫風(fēng)冷切削進行了較全面的研

6、究。國內(nèi)的重慶大學(xué)也進行過此類研究，并取得了一定成果。研究表明，低溫風(fēng)冷切削可顯著降低切削區(qū)溫度，提高刀具耐磨性，延長刀具使用壽命，改善加工表面質(zhì)量，且對環(huán)境完全無污染。對于該技術(shù)的研究還存在一些問題。首先，低溫冷風(fēng)切削對于不同的被加工材料有著不同的影響，而國內(nèi)對這方面的研究工作開展較少，缺乏試驗數(shù)據(jù)，難以提供科學(xué)、合理的切削參數(shù)。其次，該方法的冷卻潤滑系統(tǒng)比較復(fù)雜，不利于推廣應(yīng)用。第三，該方法只有冷卻功能而無潤滑功能（如果在冷風(fēng)中添加

7、微量切削油，可以解決潤滑性問題，但對環(huán)境有一定影響，屬于準(zhǔn)綠色切削）。此外，使用時發(fā)出的噪聲較大。最后，對風(fēng)冷切削技術(shù)缺乏系統(tǒng)性的試驗研究，對一系列技術(shù)參數(shù)沒有量化和優(yōu)化。對不同條件下不同材料的切削性能有待進一步深入研究。低溫風(fēng)冷切削技術(shù)有一定的應(yīng)用前景，但對以下課題須作進一步研究開發(fā)：（1）開發(fā)低耗能、高效率、調(diào)節(jié)范圍大和無污染的低溫風(fēng)冷裝置。（2）開展系統(tǒng)性的研究。對不同條件下不同材料的低溫切削性能進行大量實驗研究，整理和分析實驗數(shù)

8、據(jù)，為下一步研究作準(zhǔn)備。（3）調(diào)整機床結(jié)構(gòu)，提高與低溫風(fēng)冷系統(tǒng)的適配性，推動低溫風(fēng)冷切削技術(shù)在機械工業(yè)中的小范圍應(yīng)用。8結(jié)語本文對綠色切削技術(shù)領(lǐng)域一些常見的分支技術(shù)作了較系統(tǒng)的介紹和分析。其中，干式切削、液氮冷卻切削、水蒸汽冷卻切削、氣體射流冷卻切削及低溫風(fēng)冷切削等均屬于綠色切削技術(shù)；最小量潤滑（MQL）切削技術(shù)和在冷風(fēng)中加微量切削油的低溫冷風(fēng)切削技術(shù)則屬于準(zhǔn)綠色切削技術(shù)。綠色切削技術(shù)可以提高刀具使用壽命及加工質(zhì)量，且對環(huán)境無污染，對人