探析绿色制造工艺在机械加工中的应用

摘要：在机械加工中使用绿色制造工艺已经成为世界工业发展的一种趋势，在人类的可持续发展和世界经济全球化的背景下，绿色制造工艺将显示出它的优势。文章重点介绍了绿色制造工艺在机械加工中的应用，以供参考。

关键词：绿色制造工艺，机械加工，应用

中图分类号：F470.4 文献标识码：A 文章编号：

前言

绿色制造也是人类可持续发展战略在机械制造业的重要生产模式，也是实现社会可持续发展目标的基础和保障。绿色制造技术是发生在机械制造业领域的一场深刻的变革，它必将带领机械制造技术进入一个崭新的时段，为陈旧的机械制造业注入新鲜血液，推动机械制造业的前进，从而促进国民经济的发展。

1、绿色制造工艺的概念

由于工业技术的不断发展，对全球不可再生资源的广泛使用，对人类未来的生存、发展带来了危机。为了实现社会经济的可持续发展，就需要对科学的工艺技术进行开发，用新的制造工艺技术代替传统的制造工艺技术。绿色制造工艺技术是一种以传统的工艺技术为前提，实现资源合理、高效的利用，降低产品生产成本，并降低对环境的污染，和材料使用科学化、并利用表面技术以及控制技术等先进的技术进行制造加工的技术。它的主要目标是实现资源的合理使用、成本的降低、环境的保护。依据不同的目标可以将绿色制造工艺分为三类，分别是低物耗绿色工艺技术、废弃物少的环保型工艺技术以及低能耗绿色工艺技术。

2、绿色制造工艺在机械加工中的应用情况

2.1 采用干式切削技术

干式切削技术是一种为保护环境、降低产品生产成本，不使用切削液，而是在无冷液条件对产品进行切削加工的切削加工的技术。干式切削加工方式有多种，比如干车削、干铣削、干钻削以及干式齿轮加工等。其中，干车削是在实际的生产过程中运用最多的一种方式，在对丝杠进行加工时，首先在较软的工件上加工出螺纹，然后将有螺纹的工件淬硬，之后再逐件进行精细打磨。

2.2 采用 MQL 的准干式切割技术

纯粹的干切削技术对于一些加工方式、工件材料组合在实际的生产过程中无法实现，因此出现了极微量技术。MQL 是一种将极少量的切削油和存在一定压力的压缩空气混合并油雾化的技术，之后将其喷洒在切削区，使得刀具和切屑与刀具、工件的接触部分光滑，从而减少摩擦并预防刀具上粘有刀屑，同时对切削区进行冷却，有助于刀具的排屑，使得切削加工的条件得到显著的提高。在使用MQL 时，应该选择对人体健康无害的脂油或是植物油，其使用量较少，通常每小时使用十几到几十毫升，机械加工之后工件、刀具以及切屑都处于干燥状态，所以使用 MQL 的切削工艺又叫做准干切削工艺。准干切削工艺不但能够实现加工要求，又能降低切削液的使用费用，是一种能够实现与干切削相同目标的切割方式。

2.3 采用成形工艺技术

成形工艺技术中主要包含精密下料、精密铸造、精密锻造、精密轧制、冷挤压以及粉末冶金等工艺技术。其中精密剪切下料工艺，能够有效地提高产品生产的效率以及加工材料的使用率。在零件形状比较复杂时，可以采用冷挤压技术，冷挤压技术能够将材料的使用率提高到 90%，并且材料的生产率和精度都比较高。

2.4 采用优质清洁表面技术

优质清洁表面技术主要有两种，分别是离子束辅助镀膜技术和新型节能表面涂装技术--自泳涂装。离子束辅助镀膜技术通常是在一些耐磨性要求比较高的零件中使用，它能够使精密仪器和刀具、模具以及航空航天轴承的寿命得到提高。新型节能表面涂装技术是一种水分散体系，它具有无毒、无火灾危害以及不含有机溶剂的特点。它与传统的电泳涂装技术进行对比，这种新型技术能够节约能源与材料，涂抹比较均匀，有良好的耐蚀性，是一种无污染的生产工艺技术。该技术已经得到广泛的使用，比如在家电、仪表仪器以及汽车零部件等方面，并且获得了十分显著的经济效益。

2.5采用水喷射加工技术

水喷射加工技术又叫水刀加工技术，通过超高压水射流以及混合于其中的磨料对各类材料进行穿孔、表面去锈以及切割等方面的加工，水喷射加工技术不会产生火花、烟尘以及有毒气体，不会对空气造成污染，加工件不会发生热效应，并且水资源能够重复利用。

2.6 采用风冷却切削技术

干式加工作为绿色制造工艺中的研究重点，在一定情况下，没有进行冷却处理是很难实现干式加工的，还必须对刀具进行与冷却。风冷却切削技术是指使用除湿器将空气供给源的空气水分排出之后，并将其送入空气冷却器中进行冷却，使温度降至零下 30℃，之后再通过绝热管的风嘴将冷风输入到切削的部位，并且在切削的地方喷洒少量的脂油或无害植物油，避免切割面出现生锈。在风嘴的对面有安装收集废屑和风尘的装置，通过该装置内的过滤器将切屑过滤掉。

3、发展趋势

今后绿色制造的研究将会向国际化、集成化、信息化、智能化方向发展。绿色制造需要通过计算机辅助绿色产品设计系统、绿色工艺规划系统、绿色制造的决策系统以及产品生命周期评估系统和由ISO1400国际认证的支撑系统等大量的软件来进行研究、设计和开发各种绿色产品，从而取代原有的大量消耗资源和对环境破坏较大的产品，因此将会推动这类新兴软件产业的形成和发展。绿色制造对环境的副作用较小、能优化资源提高利用效率，并且在一定程度上令企业经济效益和社会效益得到了协调优化，是制造业可持续发展的必然条件。

对传统机械制造工艺过程，人们追求的目标主要归类为 3 个： 时间、 质量和成本。 其中，时间包括两方面含义： 一是指产品加工时间； 二是指生产率； 质量在机械制造工艺过程中主要指制造加工质量，不考虑产品的功能； 成本包括材料成本、设施和设备折旧成本、 能源成本及劳动力成本等。对绿色制造工艺，只考虑上述三个目标显然是不够的，而应该把环境影响和资源消耗作为重要因素加以考虑。其中，环境影响包括固液体废弃物排放、有毒气体排放、 噪声污染和有害辐射等，根据其影响对象的不同分为生态环境影响、职业健康影响、不安全性(加工过程中因各种原因产生的不安全性，包括对机器设备等的损害) 三类。 资源消耗包括能源消耗、原材料消耗、 设备资源消耗、 辅助材料消耗等，一般从资源的种类、 资源的特性和资源消耗状况三个方面考虑。根据以上综述，未来关于绿色制造工艺发展的研究可以集中在以下几个主要方面：

⑴研究相关标准规范，使其走向标准化、 政策化和规范化绿色制造工艺的发展需要政府的引导和支持，特别是在初期阶段更需要政府在政策、 法规等方面进行引导，在技术研发和推广应用等方面给予支持。目前，国际上，纷纷推出有关绿色制造技术方面的标准、政策和法律。 这些标准、 政策和法律的颁布逐步形成了当前国际市场的绿色贸易和技术壁垒，对绿色制造技术的发展方向有着重要的导向和推动作用；同时，绿色制造技术最终也将以技术标准、 技术规范、 应用模式的形式得以实施和推广。同样，作为绿色制造的重要组成部分，绿色制造技术需要在政府的支持和引导下建立相关的技术标准及实施规范。

⑵ 对绿色制造中的工艺技术进行系统分析，建立相应的方法模型，并加强具体工艺的实用工艺规划技术的研究。总之，不久的将来绿色制造将成为机械制造业的主要生产模式，绿色技术也成为技术发展的潮流，对绿色技术的控制将成为机械制造业控制市场的重要法宝。可以预见，在未来的市场竞争中，谁能掌握绿色技术、控制绿色标准，谁将主导制造也市场。以后的机械制造业获取绿色认证为标准、以实现经济效益和环境效益最优化为目的。

结语

由于社会经济的快速发展，人们对生活环境的要求越来越高，在制造业中实行绿色制造加工工艺符合人们对环境保护的价值观念。因此，绿色制造工艺在机械加工中的使用前景十分广阔，制造业的相关企业应该加强对绿色制造业的的重视程度，并提高绿色制造工艺技术的使用频率。

参考文献

[1]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).

[2]张海舟.机械产品的绿色设计与制造探讨[J].科技信息，2009(09).