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(guò)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(lái)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(fèi)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(lái)綠色制造技術(shù)成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。無(wú)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(jì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向，必將推動(dòng)機(jī)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(guò)程中不使用任何切削液，完全消除了切削液的負(fù)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(diǎn)主要有：對(duì)大氣和水環(huán)境無(wú)污染；切屑上無(wú)殘液，降低了清潔處理成本；對(duì)人的健康無(wú)害且不會(huì)損傷皮膚或造成過(guò)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(jìn)一步研究開發(fā)。干式切削的實(shí)施需要滿足一定的條件，主要包括：（1）要求機(jī)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(duì)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(jì)。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(zhǎng)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(dòng)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(rùn)滑、冷卻、輔助排屑等作用，刀具在加工中承受的負(fù)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(guò)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(duì)于機(jī)床本身而言，由于不能保持熱平衡，機(jī)床的床身、立柱等也會(huì)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(jī)床和刀具性能的提高和改進(jìn)，即：（1）提高機(jī)床性能。一方面提高機(jī)床的熱穩(wěn)定性和抗熱變形能力；另一方面通過(guò)提高機(jī)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(guò)提高刀具材料的導(dǎo)熱性、耐熱性、自潤(rùn)滑性和耐磨性，延長(zhǎng)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(guò)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(duì)此項(xiàng)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(duì)低溫風(fēng)冷切削進(jìn)行了較全面的研

6、究。國(guó)內(nèi)的重慶大學(xué)也進(jìn)行過(guò)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(zhǎng)刀具使用壽命，改善加工表面質(zhì)量，且對(duì)環(huán)境完全無(wú)污染。對(duì)于該技術(shù)的研究還存在一些問(wèn)題。首先，低溫冷風(fēng)切削對(duì)于不同的被加工材料有著不同的影響，而國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的研究工作開展較少，缺乏試驗(yàn)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(rùn)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(wú)潤(rùn)滑功能（如果在冷風(fēng)中添加

7、微量切削油，可以解決潤(rùn)滑性問(wèn)題，但對(duì)環(huán)境有一定影響，屬于準(zhǔn)綠色切削）。此外，使用時(shí)發(fā)出的噪聲較大。最后，對(duì)風(fēng)冷切削技術(shù)缺乏系統(tǒng)性的試驗(yàn)研究，對(duì)一系列技術(shù)參數(shù)沒(méi)有量化和優(yōu)化。對(duì)不同條件下不同材料的切削性能有待進(jìn)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(duì)以下課題須作進(jìn)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(wú)污染的低溫風(fēng)冷裝置。（2）開展系統(tǒng)性的研究。對(duì)不同條件下不同材料的低溫切削性能進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)研究，整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)

8、據(jù)，為下一步研究作準(zhǔn)備。（3）調(diào)整機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高與低溫風(fēng)冷系統(tǒng)的適配性，推動(dòng)低溫風(fēng)冷切削技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的小范圍應(yīng)用。8結(jié)語(yǔ)本文對(duì)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(rùn)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(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)人