綠色制造技術(shù)論文

綠色制造技術(shù)論文

　　綠色制造技術(shù)是以綠色理念為指導(dǎo)，綜合運(yùn)用綠色設(shè)計(jì)，綠色工藝，綠色包裝、綠色生產(chǎn)等為一體的科學(xué)技術(shù)。下面是學(xué)習(xí)啦小編整理了綠色制造技術(shù)論文，有興趣的親可以來(lái)閱讀一下!

　　綠色制造技術(shù)論文篇一

　　PCBN刀具與綠色制造技術(shù)

　　【摘 要】 聚晶立方氮化硼(簡(jiǎn)稱(chēng)PCBN)是目前利用人工方法合成的硬度僅次于金剛石的新型刀具材料，這種材料的物理性能、化學(xué)性能和優(yōu)異的干切削特性，使之不僅適用于有色金屬及其合金的切削加工，還適用于黑色金屬及其合金的切削加工，在滿(mǎn)足一定條件要求時(shí)，最符合綠色制造技術(shù)要求，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

　　【關(guān)鍵詞】 PCBN刀具 綠色制造 切削液 干切削 紅硬性

　　前言：綠色制造是一種現(xiàn)代化制造模式，是人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。綠色制造，又稱(chēng)環(huán)境意識(shí)制造(Environmentally Conscious Mannufacturing)、面向環(huán)境的制造(Manufacturing For Environment)等。它是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效益的現(xiàn)代化制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響(負(fù)作用)最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。

　　保護(hù)地球環(huán)境是21世紀(jì)最優(yōu)先考慮的課題。在機(jī)械加工領(lǐng)域，一些保護(hù)環(huán)境措施的研究開(kāi)發(fā)及其成果已得到廣泛應(yīng)用。目前，對(duì)節(jié)約能源和減少?gòu)U物的主要加工方式，即干式、半干式切削加工技術(shù)、微量潤(rùn)滑切削、低溫微量潤(rùn)滑切削等綠色切削工藝和應(yīng)用技術(shù)的研究，正在加速進(jìn)行。

　　1 切削液的使用對(duì)綠色制造技術(shù)的影響

　　在節(jié)約能源方面，機(jī)械制造中切削液所消耗的功率要占總功率的60%以上，切削液占生產(chǎn)成本的15%，而刀具費(fèi)用僅占3%～4%; 因此，干式、半干式切削加工技術(shù)對(duì)節(jié)約能源是切實(shí)有效的。

　　減少?gòu)U棄物方面，主要是減少切削液的廢液量。目前研究工作多致力于切削液的長(zhǎng)效化和重復(fù)循環(huán)使用等技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。在切削液長(zhǎng)效化(長(zhǎng)壽命化)方面，切削液的合成化是開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目之一，而合成切削液是以化學(xué)合成的油劑為基液來(lái)使用的，它和水的親和性要求我們必須處理產(chǎn)生的廢水，切削液的傳輸、回收、過(guò)濾等裝置及其維護(hù)費(fèi)用較高，增加了生產(chǎn)成本。切削液還會(huì)使滑動(dòng)部分潤(rùn)滑液被洗掉，切削液的滲漏、溢出會(huì)污染環(huán)境，易發(fā)生安全、質(zhì)量事故，而且對(duì)電氣系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。作為高壓潤(rùn)滑油添加劑含在高負(fù)荷用切削液中的氯系化合物，在高溫切削和廢油燃燒處理時(shí)，可產(chǎn)生劇毒物，并影響加工表面質(zhì)量，已開(kāi)始逐步廢除。作為清潔生產(chǎn)重要組成部分的綠色切削研究表明：干式切削和高速切削的有機(jī)結(jié)合將是一種理想的具有高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、環(huán)境污染小、綜合效益好的綠色切削，是未來(lái)機(jī)械切削加工的主流。

　　2 干切削是綠色切削

　　干式切削在機(jī)械加工中的作用，在于找到一種代替冷卻和潤(rùn)滑的方法。目前，比較成功的干式切削法有兩種：高速干式切削和低溫冷風(fēng)切削。

　　2.1 高速干式切削法。該加工方法是在無(wú)冷卻、潤(rùn)滑油劑的作用下，采用很高的切削速度進(jìn)行切削加工。干式切削必須選用適當(dāng)?shù)那邢鳁l件。首先，采用很高的切削速度，盡量縮短刀具與工件間的接觸時(shí)間，再用壓縮空氣或其他類(lèi)似的方法移去切屑，以控制工作區(qū)域的溫度。隨著數(shù)控技術(shù)的廣泛使用，機(jī)床剛性和動(dòng)態(tài)性能不斷提高，提高機(jī)床的切削速度并非難事。實(shí)踐證明，當(dāng)切削參數(shù)設(shè)置正確時(shí)，切削產(chǎn)生的熱量80%可被切屑帶走。

　　2.2 高速干式切削法的優(yōu)勢(shì)。干切削加工工藝已在西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家有了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用。由美國(guó)Makino公司推薦的“紅月牙”(Red Crescent)干切工藝，既可以充分發(fā)揮刀具的切削性能，與濕切相比又能大大提高生產(chǎn)率。其機(jī)理其實(shí)就是金屬軟化效應(yīng)：由于切削速度很高，產(chǎn)生的熱量聚集于刀具前部，使切削區(qū)附近材料達(dá)到紅熱狀態(tài)，屈服強(qiáng)度下降，進(jìn)而達(dá)到提高切削效率的效果。

　　高速干式切削法有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，由于它省去了油屑分離過(guò)程，無(wú)冷卻潤(rùn)滑油箱和油屑分離裝置以及相應(yīng)的電氣設(shè)備，因此，機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊。其次，這種方法極大地改善了加工環(huán)境;加工費(fèi)用也大大降低。為進(jìn)一步延長(zhǎng)刀具壽命、提高工件質(zhì)量做了保障。

　　2.3 高速干式切削法對(duì)刀具的要求。高速干式切削法對(duì)刀具有嚴(yán)格的要求：①刀具應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性能，可在無(wú)切削液條件下工作;②切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)要盡可能小，并輔以排屑良好的刀具結(jié)構(gòu)，減少熱量堆積;③干式切削刀具還應(yīng)具有比濕式切削刀具更高的強(qiáng)度和抗沖擊韌性。

　　總體而言，干切削工藝要求刀具是在較高切削溫度下，被切材料強(qiáng)度有明顯下降，變得易切削，而刀具材料的強(qiáng)度在同樣狀態(tài)下要有較好的紅硬性及熱穩(wěn)定性，還要有較好的耐磨性和抗粘結(jié)性。

　　3 PCBN刀具的使用可實(shí)現(xiàn)綠色干切削

　　3.1 PCBN刀具材料。聚晶立方氮化硼PCBN(Polycrystalline Cubic Boron Nitride)是立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)顆粒加結(jié)合劑在高溫高壓下的燒結(jié)體，而CBN也是利用人工方法在高溫高壓條件下合成的，其硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它材料。PCBN以?xún)?yōu)越的切削性能應(yīng)用于切削加工的各個(gè)領(lǐng)域，尤其在高硬度材料、難加工材料的切削加工中更是獨(dú)樹(shù)一幟，適用于高速及超高速切削加工技術(shù)，能在高切削速度下長(zhǎng)時(shí)間地加工出高精度零件(尺寸分散性小)，精車(chē)后的淬硬鋼表面粗糙度可達(dá)Ra0.3～0.6，尺寸精度可控制在0.013mm。大大減少了換刀次數(shù)和刀具磨損補(bǔ)償停機(jī)所花費(fèi)的時(shí)間。因此，很適合于數(shù)控機(jī)床及自動(dòng)化程度較高的加工設(shè)備，并且能使設(shè)備的高效能得到充分發(fā)揮。

　　3.2 PCBN刀具最符合綠色制造技術(shù)要求。立方氮化硼合金(PCBN)的熱傳導(dǎo)性和熱化學(xué)穩(wěn)定性使得之具備很高的熱穩(wěn)定性，加之其較高的硬度、高紅硬性、高耐磨性及小摩擦系數(shù)，PCBN不僅適用于有色金屬及其合金的切削加工，還適用于黑色金屬及其合金的切削加工，最符合綠色制造技術(shù)要求，能加工如高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷等傳統(tǒng)刀具難以加工的新型工件材料，是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的用于硬態(tài)切削、高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料，主要用于加工淬硬鋼、鑄鐵、高溫合金以及表面噴涂材料等。在石油電站設(shè)備中使用的高合金耐磨鑄鐵，采用PCBN刀具較硬質(zhì)合金刀具提高切削效率4倍以上，單件刀具成本下降為原來(lái)的1/5。另外在硬質(zhì)合金等燒結(jié)材料的切削加工方面，PCBN刀具也顯示了很好的切削性能。國(guó)外的汽車(chē)制造業(yè)大量使用PCBN刀具切削鑄鐵材料，PCBN刀具已成為國(guó)外主要汽車(chē)制造廠家各條生產(chǎn)線上使用的新一代刀具。 　　3.3 PCBN刀具在干切削時(shí)的切削參數(shù)選擇。PCBN刀具在干切削時(shí)主要用于精加工和半精加工，它摩擦系數(shù)小，排屑流暢，散熱速度快于被加工材料，只要選擇合適的參數(shù)，PCBN材料高溫下硬度損失小，加工速度達(dá)到一定值后，切削速度與刀具壽命關(guān)系便不再符合泰勒公式，切削速度高出一定數(shù)值后壽命反而增加，因?yàn)楦汕袝r(shí)切削溫度高，PCBN刀具的紅硬性和熱穩(wěn)定性，使之高溫硬度損失少，而工件材料在高溫下硬度損失大，硬度降低后更易于切削(簡(jiǎn)稱(chēng)金屬軟化效應(yīng))，使切削加工更易于進(jìn)行而不需要使用切削液。PCBN這些特性非常適于干切削加工高硬度材料，以車(chē)削、銑削、鉆削代磨削可獲得以往只有用磨削加工才能得到的加工表面質(zhì)量，前提條件是正確選擇切削參數(shù)。

　　在選擇刀道具幾何參數(shù)時(shí)，往往刀尖部分研磨成圓弧(γε=0.4～1.2mm)來(lái)增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，刀刃研磨出負(fù)倒棱來(lái)增強(qiáng)切削刃強(qiáng)度，取小后角(?艽6°)，前角?艽0°、后傾角=0°，主偏角依據(jù)機(jī)床剛度在45°～60°之間進(jìn)行調(diào)整，具體根據(jù)加工情況而定。

　　在切削用量的選擇方面，切削速度、深度、進(jìn)給量的選擇均根據(jù)PCBN刀具材料的特有性能決定。如：高速或超高速的切削速度、1mm以下但不過(guò)于小的切削深度以及選擇大的進(jìn)給量(目的是為了產(chǎn)生金屬軟化效應(yīng))，三方面的指標(biāo)綜合調(diào)整，使得高硬度材料的切削加工精度高，工件表面完整性好，切削表面紋理整齊、光亮、Ra?艽8μm，幾乎不破壞工件表面組織、不產(chǎn)生退火軟化層、無(wú)變質(zhì)層，達(dá)到以車(chē)代磨的目的，可以降低成本，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，先進(jìn)制造技術(shù)是當(dāng)今世界制造業(yè)發(fā)展的主體技術(shù)，綠色制造技術(shù)是人們重視環(huán)境和合理利用資源的必然結(jié)果。干切削制造技術(shù)作為一種綠色制造的工藝，對(duì)于節(jié)省資源，保護(hù)環(huán)境和降低成本具有重要意義，而PCBN刀具非常適合硬態(tài)材料的干切削。經(jīng)過(guò)十幾年，尤其是近幾年高速切削技術(shù)及刀具材料、涂層技術(shù)的不斷研究突破，加之對(duì)環(huán)境要求的法律法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格，綠色制造技術(shù)的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，PCBN刀具材料的應(yīng)用必將更加廣泛。

　　參考文獻(xiàn)

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　　2 謝國(guó)如.PCBN刀具在干切削中的應(yīng)用研究.機(jī)械工程師，2006(2)：82-83

　　3 蔣向東.聚晶立方氮化硼刀具的性能及其選用.農(nóng)機(jī)化研究，2006(2)：133-134

　　4 互聯(lián)網(wǎng).PCBN刀具在中國(guó)市場(chǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與思考.中華機(jī)械網(wǎng)，2009-04-01

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