论文部分内容阅读
摘 要：机械制造业的日益发展，备受关注的环境问题使得关于绿色机械的相关研究具有不可估量的意义。本文就此角度出发，分别简述了绿色制造工艺的概念、分类和技术，并提出了两点重要措施，希望为行业提供借鉴。
关键词：机床；绿色设计；环保；措施
中图分类号：TG502.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0239-01
引 言
近些年来，制造业的快速发展对工业的进程起着促进作用，同时资源、能源枯竭等一系列环境问题为社会乃至对人类造成的令人担忧的威胁。如此之下，只有积极推行绿色环保理念，实施资源节能化，才能保护我们赖以生存的社会环境。尤其制造业，作为促进国家发展的重要产业，更要坚持执行绿色环保，首先从机械装备入手，实现整个行业绿色环保的基础保障，保证环境污染程度降低至最小。其次是现代制造业中的生产设备数控机床，提高其绿色性能，起到环境保护的作用。因此，如何将绿色制造技术应用在数控机床中，如何进行绿色机床设计，如何实现制造业的绿色环保是本文探究的重点内容。
1 绿色制造工艺的基本情况
1.1 绿色制造工艺的概念
绿色制造工艺是一项先进制造工艺，它将传统工艺技术、现代材料研究技术与表面技术等新兴技术结合在一起，有效提高制造资源的利用率，不仅节约经济成本，也能贡献于环境生态的保护。绿色环保技术为制造工艺的机械加工提供投资成本和产品质量的保证，将此技术投放在产品设计、生产、运输、使用和回收等方面，大程度上保护机械制造对生态环境的破坏，完成能源消耗降低的计划，有效维持经济效益与生态环境之间的关系，促进人类社会的可持续发展。
1.2 绿色制造工艺的分类
绿色技术工艺可以分为三种，分别为节约资源工艺技术、节省能源工艺技术和环保型工艺技术，三种技术对产品制造有着不同的目的，影响相应的具体内容也有所不同。节约资源的工艺技术以在制造过程中既保证产品质量，又简化制造过程，除此之外尽最大化提高资源利用率达到缓解浪费资源的目的。节省能源的工艺技术主要目的是降低在生产过程中产生的能量消耗。而环保型工艺技术则强调环境保护，运用多种科学有效方法降低噪音污染、废物排放、污染物处理等问题。
2 绿色制造技术
2.1 绿色切削加工工艺技术
关于绿色切削加工工艺技术，涵盖了采用MQL润滑的准干切削工艺、风冷却切削制造工艺和干式切削加工工艺三种技术，每种技术都有其各自的特点。首先采用MQL润滑的准干切削工艺，相较于操作技术有局限性的干切削技术来说，它是一项更具操作性能的工艺。它是一种极微量润滑技术，采用的是对人体无害的脂油、植物油等进行切削的区域喷洒，有效提高加工效率。MQL是空气与少量油雾化切削油混合后压缩而成，能够确保切削工具间摩擦面的光滑，提高切割效率的同时降低削液的使用成本。风冷却切削制造工艺是对绿色制造工艺中的干式加工技术在冷却操作上做了些科学处理，利用除湿器除去空气中的水分并使其降温至零下300℃，再通过绝热管吹送至切削区域。风冷却切削制造工艺可以将切割碎屑過滤掉，从而避免造成污染。干式切削加工工艺的优势在于能够降低加工难度、提升产品质量，提高工作效率，此种工艺包含了齿轮加工、车削、钻削等多种工艺。
2.2 绿色机床加工工艺技术
绿色机床技术除切削技术之外，还有加工工艺技术，这种加工工艺包括干加工机床加工工艺和高速复合机床加工工艺。前者对精确度有着一定要求，干切削加工过程常产生大量切削热，这些热能很容易改变干加工机床的外形从而影响加工的精确性。所以其结合干切削加工过程十分有必要，干加工机床工艺的设计采用完全热对称结构，通过循环冷却装置和隔热措施进行散热，床身为倾斜式或V形等易于排出碎屑的形状，机床底座协助碎屑的快速流出。后者高速复合机床加工工艺是一种为保证产品质量合格的同时，努力提升加工效率，满足社会要求的具备更高要求的工艺。在操作过程中，进给速度、切削速度明显提高，辅助工作时间长度大大缩短，有效降低了机械加工所需的标准时间，在资源、能源的浪费上得到了有效避免，亦杜绝了返工现象的发生。
3 绿色机床的重要措施
3.1 选择绿色环保材料作为数控机床零件材料
材料作为制造业的基础，在机床设计当中，它也必然放在首要位置上，绿色环保材料的选用是实现制造业可持续发展的重要因素之一。绿色环保材料有众多优点：①可以进行回收、循环再利用；②可以降低对环境的影响；③切实做到节约资源。绿色机床材料的选用遵循一定原则，如先进性、可再生性、无毒安全性等。
先进性，是在进行绿色机床设计材料选择上时，首先需要考虑的要素，对于数控机床床身制造，更需综合考虑其绿色性能。当前数控机床床身主要采用焊接钢板纤维混凝土复合材料，这是一种先进的新型材料，其阻尼较大、吸振性好、简化床身结构，在节约钢材的同时，降低制造成本，在制造行业得到了很高的认可度。另一种梯度功能材料在进行数控机床防护罩、导轨等零部件制造时能够满足各零件的物理性要求，它是严格按照零部件的最佳使用功能设计而成，具备节能环保的作用。
可再生性，在绿色机床设计材料的选择上，要有限考虑使用可再生材料，这种材料不但能节省能源减少消耗，而且能降低环境污染，从两方面实现环境保护的目的，如数控机床制造中的防护罩和操作面板就常选用可回收的热塑性塑料作为材料。
无毒安全性，是最重要的关键性原则，在选用作为机床制造的材料时，注意不得含有铅、锡等有毒物质，数控机床液压润滑系统和冷却系统中的切削液也需注意无毒和清洁性，通过遵循无毒安全性原则来减少环境污染问题。
3.2 面向拆卸与回收的数控机床模块化设计
所谓面向拆卸与回收的模块化设计，是指在设计数控机床时考虑到日后发生的拆卸和回收等问题，为其能够得到完善的、经济的、环保的拆卸回收，从而降低废物污染的一种模式化设计。当前有两种设计得到了广泛的应用：
（1）焊接钢板纤维混凝土床身面向拆卸与回收的，这种机床具备良好的热稳定性、足够的静动刚度，能够满足生产制造机械性能方面的要求。它的生产周期较短，与传统的铸造结构相比要快1.7～3.5倍。
（2）可拆分导轨模块，此种模块需要严格遵守绿色制造技术要求，数控机床使用中采用镶钢——塑料导轨，上导轨面贴塑料软带，下导轨面为镶钢条，充分降低破损带来的高维修成本。
参考文献
[1]王晓磊.绿色制造工艺技术在机械加工中的应用[J].产业与科技论坛，2016，15（5）：44～45.
[2]张云霞.浅析绿色制造工艺在机械加工中的应用[J].科技创业，2009，4：81～82.
[3]周 鹏.我国机床行业的绿色制造关键技术存在问题及建议[J].机电产品开发与创新，2012（5）.
收稿日期：2018-5-14
关键词：机床；绿色设计；环保；措施
中图分类号：TG502.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0239-01
引 言
近些年来，制造业的快速发展对工业的进程起着促进作用，同时资源、能源枯竭等一系列环境问题为社会乃至对人类造成的令人担忧的威胁。如此之下，只有积极推行绿色环保理念，实施资源节能化，才能保护我们赖以生存的社会环境。尤其制造业，作为促进国家发展的重要产业，更要坚持执行绿色环保，首先从机械装备入手，实现整个行业绿色环保的基础保障，保证环境污染程度降低至最小。其次是现代制造业中的生产设备数控机床，提高其绿色性能，起到环境保护的作用。因此，如何将绿色制造技术应用在数控机床中，如何进行绿色机床设计，如何实现制造业的绿色环保是本文探究的重点内容。
1 绿色制造工艺的基本情况
1.1 绿色制造工艺的概念
绿色制造工艺是一项先进制造工艺，它将传统工艺技术、现代材料研究技术与表面技术等新兴技术结合在一起，有效提高制造资源的利用率，不仅节约经济成本，也能贡献于环境生态的保护。绿色环保技术为制造工艺的机械加工提供投资成本和产品质量的保证，将此技术投放在产品设计、生产、运输、使用和回收等方面，大程度上保护机械制造对生态环境的破坏，完成能源消耗降低的计划，有效维持经济效益与生态环境之间的关系，促进人类社会的可持续发展。
1.2 绿色制造工艺的分类
绿色技术工艺可以分为三种，分别为节约资源工艺技术、节省能源工艺技术和环保型工艺技术，三种技术对产品制造有着不同的目的，影响相应的具体内容也有所不同。节约资源的工艺技术以在制造过程中既保证产品质量，又简化制造过程，除此之外尽最大化提高资源利用率达到缓解浪费资源的目的。节省能源的工艺技术主要目的是降低在生产过程中产生的能量消耗。而环保型工艺技术则强调环境保护，运用多种科学有效方法降低噪音污染、废物排放、污染物处理等问题。
2 绿色制造技术
2.1 绿色切削加工工艺技术
关于绿色切削加工工艺技术，涵盖了采用MQL润滑的准干切削工艺、风冷却切削制造工艺和干式切削加工工艺三种技术，每种技术都有其各自的特点。首先采用MQL润滑的准干切削工艺，相较于操作技术有局限性的干切削技术来说，它是一项更具操作性能的工艺。它是一种极微量润滑技术，采用的是对人体无害的脂油、植物油等进行切削的区域喷洒，有效提高加工效率。MQL是空气与少量油雾化切削油混合后压缩而成，能够确保切削工具间摩擦面的光滑，提高切割效率的同时降低削液的使用成本。风冷却切削制造工艺是对绿色制造工艺中的干式加工技术在冷却操作上做了些科学处理，利用除湿器除去空气中的水分并使其降温至零下300℃，再通过绝热管吹送至切削区域。风冷却切削制造工艺可以将切割碎屑過滤掉，从而避免造成污染。干式切削加工工艺的优势在于能够降低加工难度、提升产品质量，提高工作效率，此种工艺包含了齿轮加工、车削、钻削等多种工艺。
2.2 绿色机床加工工艺技术
绿色机床技术除切削技术之外，还有加工工艺技术，这种加工工艺包括干加工机床加工工艺和高速复合机床加工工艺。前者对精确度有着一定要求，干切削加工过程常产生大量切削热，这些热能很容易改变干加工机床的外形从而影响加工的精确性。所以其结合干切削加工过程十分有必要，干加工机床工艺的设计采用完全热对称结构，通过循环冷却装置和隔热措施进行散热，床身为倾斜式或V形等易于排出碎屑的形状，机床底座协助碎屑的快速流出。后者高速复合机床加工工艺是一种为保证产品质量合格的同时，努力提升加工效率，满足社会要求的具备更高要求的工艺。在操作过程中，进给速度、切削速度明显提高，辅助工作时间长度大大缩短，有效降低了机械加工所需的标准时间，在资源、能源的浪费上得到了有效避免，亦杜绝了返工现象的发生。
3 绿色机床的重要措施
3.1 选择绿色环保材料作为数控机床零件材料
材料作为制造业的基础，在机床设计当中，它也必然放在首要位置上，绿色环保材料的选用是实现制造业可持续发展的重要因素之一。绿色环保材料有众多优点：①可以进行回收、循环再利用；②可以降低对环境的影响；③切实做到节约资源。绿色机床材料的选用遵循一定原则，如先进性、可再生性、无毒安全性等。
先进性，是在进行绿色机床设计材料选择上时，首先需要考虑的要素，对于数控机床床身制造，更需综合考虑其绿色性能。当前数控机床床身主要采用焊接钢板纤维混凝土复合材料，这是一种先进的新型材料，其阻尼较大、吸振性好、简化床身结构，在节约钢材的同时，降低制造成本，在制造行业得到了很高的认可度。另一种梯度功能材料在进行数控机床防护罩、导轨等零部件制造时能够满足各零件的物理性要求，它是严格按照零部件的最佳使用功能设计而成，具备节能环保的作用。
可再生性，在绿色机床设计材料的选择上，要有限考虑使用可再生材料，这种材料不但能节省能源减少消耗，而且能降低环境污染，从两方面实现环境保护的目的，如数控机床制造中的防护罩和操作面板就常选用可回收的热塑性塑料作为材料。
无毒安全性，是最重要的关键性原则，在选用作为机床制造的材料时，注意不得含有铅、锡等有毒物质，数控机床液压润滑系统和冷却系统中的切削液也需注意无毒和清洁性，通过遵循无毒安全性原则来减少环境污染问题。
3.2 面向拆卸与回收的数控机床模块化设计
所谓面向拆卸与回收的模块化设计，是指在设计数控机床时考虑到日后发生的拆卸和回收等问题，为其能够得到完善的、经济的、环保的拆卸回收，从而降低废物污染的一种模式化设计。当前有两种设计得到了广泛的应用：
（1）焊接钢板纤维混凝土床身面向拆卸与回收的，这种机床具备良好的热稳定性、足够的静动刚度，能够满足生产制造机械性能方面的要求。它的生产周期较短，与传统的铸造结构相比要快1.7～3.5倍。
（2）可拆分导轨模块，此种模块需要严格遵守绿色制造技术要求，数控机床使用中采用镶钢——塑料导轨，上导轨面贴塑料软带，下导轨面为镶钢条，充分降低破损带来的高维修成本。
参考文献
[1]王晓磊.绿色制造工艺技术在机械加工中的应用[J].产业与科技论坛，2016，15（5）：44～45.
[2]张云霞.浅析绿色制造工艺在机械加工中的应用[J].科技创业，2009，4：81～82.
[3]周 鹏.我国机床行业的绿色制造关键技术存在问题及建议[J].机电产品开发与创新，2012（5）.
收稿日期：2018-5-14