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[摘 要]传统机械制造技术伴随着较高的污染以及较高的能源消耗，这与我国倡导的可持续再生性生态发展有着明显地冲突性。伴随着环境污染越发恶化，人们对环境保护越发重视，构建绿色机械制造工艺技术已经成为机械制造行业的主要发展趋势。本文主要研究基于绿色制造的新型机械制造工艺及装备技术。
[关键词]绿色制造；新型机械制造工艺；装备技术
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0283-01
1 基于绿色制造的新型制造工艺
绿色制造工艺是绿色制造的核心问题，其最终目的是合理利用资源和能源以及减少对环境的污染。根据这个目标我们可以把绿色制造工艺分为三种类型：节约资源型工艺技术、降低能耗型工艺技术、环境保护型工艺技术。
1.1 节约资源型工艺技术
在传统加工过程中，原材料（尤其是一些不可再生的金属材料）的大量消耗，不利于全社会的可持续发展，因此，机械工业应积极推广减少资源消耗的绿色技术，也就是在工艺方面，优化工艺方案，通过改进毛坯制造技术、下料技术，采用少无切削技术、干式加工技术等先进的加工技术，减少加工余量，采用废弃物少的制造技术等，节约资源。
1.1.1 少无切削加工技术
新技术、新工艺的发展，精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成形向净成形发展。有些成形件不需要机械加工就可直接使用，不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用，因此在机械工业中得到越来越广泛的应用。该技术最适合用于加工异形孔类零件、端面爪齿件、齿轮花键、台阶轴类件及其类似零件，特别适合有色金属制件。与传统的“锻造-机械切削”工艺相比，减少材耗约 30～70%，成本降低约 20～70%。
1.1.2 干式加工技术
在传统的切削加工中，需要使用大量切削液浇注在切削区，以起到冷却、润滑、清洗、排屑、防锈等作用。随着人类社会对节约水资源和对环境保护的高度关注，使用切削液所带来的负面影响已不容忽视。这些影响主要表现在：大量使用切削液增加了制造成本。在欧洲汽车制造业，切削液的成本占总制造成本的 16.9%，其中包括购买切削液的费用、使用切削液所需设备费、维护及废液处理费用等。而刀具成本仅占总制造成本的 7.5%；切削液中含有矿物油及硫、磷、氯等对环境有害的添加剂，如排放前未经处理或处理不当，则会对环境造成污染；切削液对操作工人的健康造成威胁，会诱发多种皮肤病和呼吸道、肺部疾病。因此，对干式切削加工技术的研究具有十分重要的意义。
由于采用干式切削有利于环境保护和降低加工成本（可节省加工费用 10%～15%），因此干式切削加工技术的研究开发日益受到重视，目前欧洲约 10%～15%的批量机械加工已采用干式或准干式切削技术。
1.1.3 采用废弃物少的制造工艺技术
机械制造目前多是采用材料去除的加工方式，产生大量的切屑、废品等废弃物，既浪费了资源，也污染了环境，对此可采取以下绿色技术。
1.1.3.1 切削液的回收再利用：已使用过的废乳化液中，此外还含有 S，P 等化学添加剂，如直接排放或燃烧，则将造成严重的环境污染，绿色制造对切削液的适用、回收利用或再生非常重视。
1.1.3.2 快速原型制造技术（RPM）：应用材料堆积成形原理，突破了传统机加工去除材料的方法，采用分层实体制造（LOM），熔化沉积制造（FDM）等方法，在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，快速、准确、直接地制造任意复杂形状的三维实体和零件，实现零件的生产。因此既节约资源、降低制造成本，又能减少加工废弃物对环境的污染，同时也大大提高了新产品样件的制造速度，是很有发展前途的绿色制造技术。
1.2 降低能耗型工艺技术
机械制造企业在生产过程时，需要大量钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源，随着地球上矿物资源的日益减少和近期国际市场石油的不断波动，采用节能减耗型工艺技术中变得尤为重要，对此可采取以下绿色技术：
1.2.1 技术节能
加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机、风扇，淘汰能耗大的老式设备。
1.2.2 工艺节能
改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。
1.2.3 管理节能
加强能源管理及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转和机电设备长期处于待电状态。
1.2.4 适度利用新能源
可再生利用、无污染的新能源是能源发展的一个重要方向。如把太阳能聚焦，可以得到利用辐射加工的高能量光源。太阳能、天然气、地热能等新型洁净的能源还有待于进一步開发。
1.2.5 绿色设备
机械制造装备将向着低能耗，与环境相协调的绿色设备方向发展，现在已出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床性能，不使用对人和生产环境有害的工作介质。
1.2.6 改进润滑方式
润滑的目的主要是减少摩擦损失。据统计，全世界每年的能源消耗，大约有 33%～50%消耗于摩擦上。在机械零件的失效中，摩擦失效占 6%～8%，可见润滑减磨是降低能耗、节约能源的有效途径。
1.3 环境保护型工艺技术
传统的机械制造方法，对周围环境的影响主要有大气污染、水污染以及其它污染。在工艺技术上应发展减少污染、保护环境的的绿色制造技术。热处理过程也是耗能最大，对环境污染严重的工艺之一，因此要尽量选用不用或少用热处理的材料。
2 装备工艺技术方面的绿色应用
在传统的机械制造工艺当中，许多工艺都会对材料形成较大的破坏，尤其是在锻、铸等工艺当中，这一加工工艺本身就会对材料形成较大的磨损，同时工艺本身会导致资源的浪费。对此，采用绿色制造工艺技术也是新型机械制造工艺的关键。绿色制造技术的基本流程主要包含5个，预审、评审、选择、实施以及制造。绿色制造的评审主要是对机械制造工艺的可实施性给予相应的评价与审核，其审核的主要项目是应用可行性以及经济、环保性。
以刀具的工艺流程为例，首先需要采用符合零件加工的刀具。加工所采用的刀具材料必须满足加工零件的材质需求，需要按照具体的将材料应用相应的加工刀具，例如钨钻类符合应用加工铸铁、有色金属等短切屑的工具。并且钨钻类因为存在少量硬度较高以及韌性较低的钛化物，更符合加工钢件等长切屑的工件。同样，刀具的不同涂层材质对加工原料的影响也是并不相同的，例如氮化钛涂层可以提升刀具表面的耐磨性以及硬度，从而降低摩擦的系数，降低积屑瘤的形成，提升刀具的使用寿命。除此之外，提升废旧硬质合金刀片再利用，提升废气刀具的回收利用是控制生产成本，提升企业经济效益的有效措施。
结束语
综上所述，随着人们对环境保护意识的不断提升以及对经济最大化的追求，传统机械设备的制造工艺已经无法满足现代化社会的发展需求，而基于绿色加工的机械制造工艺技术已经基本能够实现对机械设备周期性的控制，完全可以满足机械制造过程中对环境的保护以及对资源的低消耗需求，并且可以显著优化机械制造的整个流程，进而提升企业的整体经济效益。
参考文献
[1] 论绿色制造与新型机械制造工艺[J].刘旭.才智.2014（12）.
[2] 基于绿色制造的新型机械制造工艺[J].赵宏平.机电信息.2014（12）.
[3] 朱道锋.浅谈绿色制造环境下的机械制造工艺[J].河南科技，2014（14）.
[关键词]绿色制造；新型机械制造工艺；装备技术
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0283-01
1 基于绿色制造的新型制造工艺
绿色制造工艺是绿色制造的核心问题，其最终目的是合理利用资源和能源以及减少对环境的污染。根据这个目标我们可以把绿色制造工艺分为三种类型：节约资源型工艺技术、降低能耗型工艺技术、环境保护型工艺技术。
1.1 节约资源型工艺技术
在传统加工过程中，原材料（尤其是一些不可再生的金属材料）的大量消耗，不利于全社会的可持续发展，因此，机械工业应积极推广减少资源消耗的绿色技术，也就是在工艺方面，优化工艺方案，通过改进毛坯制造技术、下料技术，采用少无切削技术、干式加工技术等先进的加工技术，减少加工余量，采用废弃物少的制造技术等，节约资源。
1.1.1 少无切削加工技术
新技术、新工艺的发展，精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成形向净成形发展。有些成形件不需要机械加工就可直接使用，不仅可以节约传统毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用，因此在机械工业中得到越来越广泛的应用。该技术最适合用于加工异形孔类零件、端面爪齿件、齿轮花键、台阶轴类件及其类似零件，特别适合有色金属制件。与传统的“锻造-机械切削”工艺相比，减少材耗约 30～70%，成本降低约 20～70%。
1.1.2 干式加工技术
在传统的切削加工中，需要使用大量切削液浇注在切削区，以起到冷却、润滑、清洗、排屑、防锈等作用。随着人类社会对节约水资源和对环境保护的高度关注，使用切削液所带来的负面影响已不容忽视。这些影响主要表现在：大量使用切削液增加了制造成本。在欧洲汽车制造业，切削液的成本占总制造成本的 16.9%，其中包括购买切削液的费用、使用切削液所需设备费、维护及废液处理费用等。而刀具成本仅占总制造成本的 7.5%；切削液中含有矿物油及硫、磷、氯等对环境有害的添加剂，如排放前未经处理或处理不当，则会对环境造成污染；切削液对操作工人的健康造成威胁，会诱发多种皮肤病和呼吸道、肺部疾病。因此，对干式切削加工技术的研究具有十分重要的意义。
由于采用干式切削有利于环境保护和降低加工成本（可节省加工费用 10%～15%），因此干式切削加工技术的研究开发日益受到重视，目前欧洲约 10%～15%的批量机械加工已采用干式或准干式切削技术。
1.1.3 采用废弃物少的制造工艺技术
机械制造目前多是采用材料去除的加工方式，产生大量的切屑、废品等废弃物，既浪费了资源，也污染了环境，对此可采取以下绿色技术。
1.1.3.1 切削液的回收再利用：已使用过的废乳化液中，此外还含有 S，P 等化学添加剂，如直接排放或燃烧，则将造成严重的环境污染，绿色制造对切削液的适用、回收利用或再生非常重视。
1.1.3.2 快速原型制造技术（RPM）：应用材料堆积成形原理，突破了传统机加工去除材料的方法，采用分层实体制造（LOM），熔化沉积制造（FDM）等方法，在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，快速、准确、直接地制造任意复杂形状的三维实体和零件，实现零件的生产。因此既节约资源、降低制造成本，又能减少加工废弃物对环境的污染，同时也大大提高了新产品样件的制造速度，是很有发展前途的绿色制造技术。
1.2 降低能耗型工艺技术
机械制造企业在生产过程时，需要大量钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源，随着地球上矿物资源的日益减少和近期国际市场石油的不断波动，采用节能减耗型工艺技术中变得尤为重要，对此可采取以下绿色技术：
1.2.1 技术节能
加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机、风扇，淘汰能耗大的老式设备。
1.2.2 工艺节能
改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。
1.2.3 管理节能
加强能源管理及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转和机电设备长期处于待电状态。
1.2.4 适度利用新能源
可再生利用、无污染的新能源是能源发展的一个重要方向。如把太阳能聚焦，可以得到利用辐射加工的高能量光源。太阳能、天然气、地热能等新型洁净的能源还有待于进一步開发。
1.2.5 绿色设备
机械制造装备将向着低能耗，与环境相协调的绿色设备方向发展，现在已出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床性能，不使用对人和生产环境有害的工作介质。
1.2.6 改进润滑方式
润滑的目的主要是减少摩擦损失。据统计，全世界每年的能源消耗，大约有 33%～50%消耗于摩擦上。在机械零件的失效中，摩擦失效占 6%～8%，可见润滑减磨是降低能耗、节约能源的有效途径。
1.3 环境保护型工艺技术
传统的机械制造方法，对周围环境的影响主要有大气污染、水污染以及其它污染。在工艺技术上应发展减少污染、保护环境的的绿色制造技术。热处理过程也是耗能最大，对环境污染严重的工艺之一，因此要尽量选用不用或少用热处理的材料。
2 装备工艺技术方面的绿色应用
在传统的机械制造工艺当中，许多工艺都会对材料形成较大的破坏，尤其是在锻、铸等工艺当中，这一加工工艺本身就会对材料形成较大的磨损，同时工艺本身会导致资源的浪费。对此，采用绿色制造工艺技术也是新型机械制造工艺的关键。绿色制造技术的基本流程主要包含5个，预审、评审、选择、实施以及制造。绿色制造的评审主要是对机械制造工艺的可实施性给予相应的评价与审核，其审核的主要项目是应用可行性以及经济、环保性。
以刀具的工艺流程为例，首先需要采用符合零件加工的刀具。加工所采用的刀具材料必须满足加工零件的材质需求，需要按照具体的将材料应用相应的加工刀具，例如钨钻类符合应用加工铸铁、有色金属等短切屑的工具。并且钨钻类因为存在少量硬度较高以及韌性较低的钛化物，更符合加工钢件等长切屑的工件。同样，刀具的不同涂层材质对加工原料的影响也是并不相同的，例如氮化钛涂层可以提升刀具表面的耐磨性以及硬度，从而降低摩擦的系数，降低积屑瘤的形成，提升刀具的使用寿命。除此之外，提升废旧硬质合金刀片再利用，提升废气刀具的回收利用是控制生产成本，提升企业经济效益的有效措施。
结束语
综上所述，随着人们对环境保护意识的不断提升以及对经济最大化的追求，传统机械设备的制造工艺已经无法满足现代化社会的发展需求，而基于绿色加工的机械制造工艺技术已经基本能够实现对机械设备周期性的控制，完全可以满足机械制造过程中对环境的保护以及对资源的低消耗需求，并且可以显著优化机械制造的整个流程，进而提升企业的整体经济效益。
参考文献
[1] 论绿色制造与新型机械制造工艺[J].刘旭.才智.2014（12）.
[2] 基于绿色制造的新型机械制造工艺[J].赵宏平.机电信息.2014（12）.
[3] 朱道锋.浅谈绿色制造环境下的机械制造工艺[J].河南科技，2014（14）.