绿色切削摘要

绿色切削的关键技术及应用席俊杰河南省软科学研究项目第27 卷第7 期 9-10摘要:

绿色制造是人类社会可持续发展的基础，是制造业未来的发展方向，实施绿色切削势在必行。干切削较之湿切削是一种创新的绿色制造工艺。分析了传统切削方式及其对外部系统的影响，研究了干切削的关键技术：刀具技术、机床技术、准干切削技术、绿色切削液技术及其应用，提出了实现绿色切削之措施。

主要内容：

1 干切削具有其显著优点但应用范围有限，准干切削技术还需使用少量切削液，很长一段时期内，大多数切削加工还离不开切削液，无法实现完全的绿色切削。因此，研发和推广绿色切削液仍然具有重要意义。绿色切削液是指对人和环境友好的切削液，残留废油和添加剂在自然界可完全降解。近期应着力开发低毒、低污染的绿色切削液，远期则应追求无毒、无污染的绿色切削液。目前采用的绿色切削液技术有：(1) 用可降解性好的植物油和酯类油代替矿物油。植物油是可再生资源，在自然界可完全降解，对人和环境无害；酯类油生物降解率可达90~100％。(2) 用低毒、低污染乃至无毒、无污染的可生物降解的绿色添加剂代替有害添加剂。(3) 开发水基切削液代替油基切削液。

2 绿色切削的应用干切削技术发端于欧洲，目前，在欧美已获得广泛应用，这与欧美发达的制造业和越来越强烈的环保理念有关。我国干切削技术的研究业已起步，广东工业大学、清华大学、郑州磨料磨具磨削研究所及成都工具研究所等单位对超硬刀具材料及刀具涂层技术进行了系统研究。干切削技术在以下几个方面已经获得应用。

3 铸铁的干切削铸铁加工通常都不用切削液，总是进行干切削加工以提高其生产效率。例如用陶瓷或CBN 刀具进行高速干切削加工，产生的热量很快积聚在刀具前端，并将切削热推向工件，使切削区材料达红热状态，铸铁件屈服强度下降，切削速度和进给速度提高，大大提高了铸铁材料的切削效率，这就是所谓的“红月牙”（Red Crescent）铸铁干切削技术，该技术在美国已获得应用。在通常情况下，铸铁的金属切除率（车削）为16cm3/min，而采用“红月牙”干切削技术可提高到49cm3/min。4.2 铝合金的干切削。铝合金因具有良好的耐蚀性，较高的比强度，导电性及导热性好等优点，在汽车工业和航空航天工业中已经大量应用。铝合金传热系数高、热膨胀系数大，切削加工时会吸收大量切削热，又因其硬度和熔点都比较低，故在切削过程中，刀具和切屑容易发生粘连，形成积屑瘤，这成为铝合金干切削时必须解决的一个技术难题。解决此一难题的最好办法是采用高速干切削技术。在高速切削时，95％～98％的切削热传给了切屑，而切屑在与刀具前刀面接触的界面上会被局部熔化，故切屑很容易和工件分离，减小了切削力，不易形成积屑瘤。

结论：

切削技术是机械加工工业的关键技术，它的发展水平决定着一个国家机械制造业的面貌。干切削较之湿切削是一种创新的绿色制造工艺方法，有效解决了切削液带来的不利影响，对于降低加工成本，从污染源头上保护生态环境，实现制造业可持续发展具有重要意义。干切削技术是一项系统工程，它涉及到刀具、机床、工艺和材料等诸多领域的技术配合和技术创新，不是单靠不使用切削液就能实现的。比如刀具材料及涂层技术的选择是与工件材料密切相关的；铝合金的干切削技术是超高速加工技术和干切削技术结合的结果。干切削技术的发展正方兴未艾，随着各种超硬、耐高温刀具材料及涂层技术的迅猛发展，必定会促进干切削技术的深入研究和推广应用。