绿色切削技术是绿色制造的一个组成部分,它是指对生态大环境和加工现场小环境均无毒副作用(或副作用很小),在加工过程中产生的少量“三废”(废气、废液和废渣)在链条末端可回收或自然降解,达到无公害的环保要求,对人的健康和环境没有危害的切削技术。
干式切削是指在切削加工过程中不使用任何切削液,完全消除了切削液的负面影响,是一种符合生态要求的绿色切削加工方式。它的优点主要有:对大气和水环境无污染;切屑上无残液,降低了清洁处理成本;对人的健康无害且不会损伤皮肤或造成过敏。干式切削技术目前主要应用于铸铁件的加工,在其它方面的推广应用正在进一步研究开发。
液氮冷却切削是利用液氮特性,在切削区形成局部低温(或超低温),从而改变工件材料的物理力学性能使其有利于加工的先进切削技术。美国怀特州立大学的S Y Hong博士对液氮冷却车削加工的研究表明,硬质合金刀具材料在液氮冷却切削条件下能够保持良好的切削性能。林肯大学的Z Y Wang车削氮化硅陶瓷的试验表明,在液氮冷却条件下,刀具磨损可减小约4倍,工件表面粗糙度值可减小6倍多。液氮冷却切削对于钛合金、低合金钢、软钢及一些高塑(韧)性复合材料等难加工材料的加工非常有利。
水蒸汽冷却切削是将过热水蒸汽喷射到切削区以达到冷却润滑的一种切削方法。它的切削系统由水蒸汽发生装置、水蒸汽传输与控制系统和机床系统组成。前苏联学者Podgorkv V V和Godelviski V A在上世纪90年代提出了这种切削加工方法。哈尔滨工业大学也对此做过初步研究,并取得了一定成果。研究表明,水蒸汽冷却切削可以减小切削力和工件表面粗糙度值,明显降低切削温度,生成的切屑更规则合理,润滑性有所提高。水蒸气价格低廉又无污染,是一种很好的绿色润滑剂。目前,该技术仍处于研究阶段
气体射流冷却切削是以一定压力的射流气体冲刷加工区以获得冷却效果的切削加工方法。日本学者对这种加工方法所做的研究工作较多。我国华东船舶工业学院也做了这方面的研究工作,并取得了较好效果。研究表明,气体射流冷却切削在冷却效果、工件加工质量和刀具使用寿命等方面均有益处。目前国内对该技术的研究还处于起步阶段。
低温风冷切削是在加工过程中用-10℃~-100℃的冷风冲刷加工区,从而降低刀具和工件温度的一种切削技术。它的切削系统主要由冷风发生装置和切削加工系统组成。日本对此项技术的研究较早,开发水平较高。1996年横川和彦教授就开始对低温风冷切削进行了较全面的研究。国内的重庆大学也进行过此类研究,并取得了一定成果。研究表明,低温风冷切削可显着降低切削区温度,提高刀具耐磨性,延长刀具使用寿命,改善加工表面质量,且对环境完全无污染。
最小量润滑(Minimal Quantities of Lubricant, MQL)切削是指将压缩空气与极微量的润滑液混合汽化后喷射到加工区进行有效润滑的一种切削加工方法。它可以大大减少切削液的用量(一般仅为0.03~1.2L/h),可有效减小刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦,防止粘结,延长刀具寿命,提高加工表面质量。目前,该技术主要用于铸铁、钢和铝合金等的钻孔、铰孔、攻丝、深孔钻削、铝合金端面铣削等。
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