機械加工制造中的綠色制造工藝分析

張斌閣

（黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

基于傳統(tǒng)機械加工方法，對綠色制造工藝所包涵的類型、特點以及應(yīng)用等各方面的內(nèi)容研究和討論，以期找到綠色制造工藝在機械加工制造中應(yīng)用的有效切入點，為我國實現(xiàn)機械加工制造的綠色制造以及保護(hù)環(huán)境提供理論支持。

1 綠色制造工藝技術(shù)概況

綠色控制是指在工業(yè)生產(chǎn)中，以資源合理配置以及環(huán)境保護(hù)為目的的新型制造工藝，主要通過產(chǎn)品的采購、運輸、包裝以及制造等程序來實現(xiàn)提高資源利用率，降低環(huán)境污染。綠色制造工藝主要是作為一種協(xié)調(diào)企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境關(guān)系的手段而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，作為一種新興、高效和環(huán)保的制造手段，綠色制造工藝已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造工藝成為了實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的主要手段。事實證明，以質(zhì)量為目的、成本為核心、資源合理配置以及環(huán)境保護(hù)為衡量標(biāo)準(zhǔn)的綠色制造工藝已經(jīng)成為當(dāng)前企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)保并舉的主要平衡點。

2 機械加工制造中綠色制造工藝類型

機械加工制造中綠色制造工藝的類型主要是以綠色制造的基本要求為參照來進(jìn)行的，將綠色制造工藝分為環(huán)保型工藝、能源節(jié)約型工藝以及資源節(jié)約型工藝，本節(jié)主要針對這3種綠色制造工藝進(jìn)行討論。

（1）環(huán)保型工藝。機械加工實際上就是一個生產(chǎn)要素的輸入和輸出的行為，輸入是指生產(chǎn)過程中原材料的添加過程，而輸出則是指原材料加工成產(chǎn)品后的輸出行為，而產(chǎn)品輸出的同時，還會伴隨有許多其它物質(zhì)的輸出，如噪音、粉塵、廢渣以及油污等，環(huán)保型工藝主要是在提高機械加工效率的同時，減少廢棄物的排放，該類型的制造工藝能夠在一定程度上減少污染，減少后期污染后處理的工作量。

（2）能源節(jié)約型工藝。機械產(chǎn)品從原料采購到產(chǎn)品成型過程中資源消耗最大的階段就是機械加工過程，在該過程中能源消耗主要體現(xiàn)在能量的有用功轉(zhuǎn)化，即能源資源大部分轉(zhuǎn)化為機械能，少部分轉(zhuǎn)化為熱能，而轉(zhuǎn)化為熱能的這部分能量則通過熱量散失的方式而消耗，這種形勢的消耗是能源資源浪費的主要途徑。在機械加工過程中，摩擦耗熱以及噪聲或者振動而損失的熱量都在一定程度上導(dǎo)致了能源資源在機械加工過程中的浪費，而且還會導(dǎo)致工件加工精度低和效率低等狀況，這不僅會降低企業(yè)的經(jīng)濟效益，而且還會對企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境以及自然環(huán)境都產(chǎn)生一定程度的危害。

（3）資源節(jié)約工藝技術(shù)。資源節(jié)約型工藝技術(shù)主要是指對機械產(chǎn)品的加工工藝進(jìn)行簡化，從而實現(xiàn)對原材料的節(jié)約和系統(tǒng)的優(yōu)化。在實際加工過程中，往往通過降低加工余量、降低能耗以及減少切削液的使用來達(dá)到節(jié)約原料，提高資源利用率的目的。隨著技術(shù)的發(fā)展，資源節(jié)約工藝主要是通過先進(jìn)的設(shè)計理念來減少工件的質(zhì)量和廢品率，并通過先進(jìn)的技術(shù)手段，如無屑加工、干式加工以及先進(jìn)的切削技術(shù)來提高資源的利用率。

3 綠色制造工藝的特點

（1）綠色發(fā)展的目標(biāo)。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國政府提出了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，而綠色制造工藝作為新興的加工工藝，最鮮明的特點就是走可持續(xù)發(fā)展的道路，進(jìn)而實現(xiàn)綠色再制造的目標(biāo)。隨著全球能源資源危機以及環(huán)境污染問題日漸加劇，能源資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)成為了全社會關(guān)注的重心，借助綠色制造工藝解決資源和環(huán)境問題是目前工業(yè)上常用的一種方法。

（2）先進(jìn)發(fā)展思想與技術(shù)的應(yīng)用。綠色制造工藝是基于傳統(tǒng)的制造工藝基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，通過綠色、可持續(xù)思想作為引導(dǎo)，再制造工藝逐漸彌補了不足點，并對環(huán)境污染和能源資源危機等問題進(jìn)行了解決和控制，所以機械加工中，綠色再制造工藝的一個顯著特點就是由先進(jìn)的發(fā)展理念和綠色環(huán)保思想為引導(dǎo)，以先進(jìn)的制造工藝為依靠而進(jìn)行的。

（3）綠色制造工藝的種類不同，所對應(yīng)的事項也存在差異性。前文已經(jīng)指導(dǎo)綠色制造工藝是由資源節(jié)約、能源節(jié)約以及環(huán)保型工藝這三種工藝類型所構(gòu)成的，由于這三種工藝類型的側(cè)重點不同，所以所依靠的技術(shù)手段也各不相同，且各自具有其獨特性。其中，資源節(jié)約型工藝是以資源節(jié)約，降低資源消耗為主要前提的綠色制造工藝，能源節(jié)約是通過降低機械制造過程中的熱損耗以及能源消耗來實現(xiàn)綠色制造和可持續(xù)發(fā)展的工藝，環(huán)保性工藝則主要是通過減少噪音、廢水和廢氣等的排放來進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的加工工藝。

4 機械加工制造中綠色制造工藝的應(yīng)用

（1）干式切削工藝的應(yīng)用。干式切削主要是為了降低對資源的消耗并且降低排放到環(huán)境中的污染物，而在不適用切削液的前提下進(jìn)行施工的一種機械加工工藝，干式切削主要分為干式齒輪加工工藝、干式車削、銑削以及磨削工藝，而在這些工藝中，在工業(yè)產(chǎn)品加工中應(yīng)用最為廣泛的就是干車削，即在材質(zhì)較軟的材料上進(jìn)行加工，加工完成后再通過熱處理等手段來實現(xiàn)工件硬度和抗拉強度等提高。

（2）通過MQL潤滑的準(zhǔn)干式切割工藝的應(yīng)用 。由于產(chǎn)品的硬度和抗拉強度要求，導(dǎo)致干切削過程中完全使用較軟材料進(jìn)行加工的方式很難實現(xiàn)，所以在機械加工中，微量潤滑技術(shù)相應(yīng)而出，成為當(dāng)前切削液的主要替代品。MQL是通過空壓機將切削油霧化從而實現(xiàn)加工過程中材料的潤滑目的，在工件加工過程中，對切削區(qū)域進(jìn)行噴灑，以確保工件和切削刀具的良好接觸，并確保切削廢屑不會肆意飛濺污染環(huán)境。MQL潤滑油多選用對人體無害的植物油或者動物脂肪提煉的油，其用量主要與霧化效果有關(guān)，應(yīng)用后工件表面清潔、干凈且整個加工過程中沒有廢屑等污染物產(chǎn)生，所以對環(huán)境起到了一定保護(hù)作用。

（3）優(yōu)質(zhì)清潔表面工藝的應(yīng)用。優(yōu)質(zhì)表面清潔和處理工藝是指通過先進(jìn)的表面處理技術(shù)對工件表面進(jìn)行處理，以達(dá)到產(chǎn)品的外觀要求，且降低傳統(tǒng)表面處理方式如酸洗、堿洗以及噴漆等工藝對環(huán)境的污染，現(xiàn)場用的先進(jìn)表面處理技術(shù)有：電涌、自動涂裝技術(shù)、等離子噴涂技術(shù)以及超音速噴涂技術(shù)等，這些方法的應(yīng)用不僅可以提高材料的表面光潔度而且還可以在一定程度上提高產(chǎn)品的使用性能如耐磨、硬度提高以及美觀等，這些工藝的普及和應(yīng)用在一定程度上降低了機械加工對環(huán)境的污染，并提高了工件的耐磨性、耐腐蝕以及表面硬度，逐漸在汽車零部件、儀表儀器、家用電器等上應(yīng)用。

（4）成形工藝制造的應(yīng)用。機械加工中的成形工藝主要是指將材料加工成形的工藝如粉末冶金、燒結(jié)、鍛造、軋制、機加以及數(shù)控加工等，其中數(shù)控加工以及精密加工能夠在一定程度上提高產(chǎn)品的利用率和生產(chǎn)效率，而對于一些復(fù)雜零件使用數(shù)控加工以及冷擠壓和冷噴涂等手段可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)降低工件殘余應(yīng)力，提高工件精度的目的。

（5）風(fēng)冷卻切削制造工藝的應(yīng)用。在機械加工中，雖然采用軟料加工可以使用干式切削的方式，但是任何材質(zhì)進(jìn)行機械加工時都會產(chǎn)生熱量，從而對工件性能以及刀具產(chǎn)生不可估量的損害，而風(fēng)冷技術(shù)就是利用空氣中的水分借助除濕器等設(shè)備實現(xiàn)工件加工過程中的濕潤和冷卻，通過風(fēng)冷作用帶走工件上的熱量，可以在一定程度上減少切削液、植物油或者脂肪油給環(huán)境帶來的污染問題，而在利用風(fēng)冷技術(shù)冷卻切削件時，一定要在風(fēng)冷裝置中設(shè)置過濾網(wǎng)等零部件，以過濾切削廢屑，從源頭上杜絕環(huán)境污染。

5 結(jié)語

綜上所述，綠色制造工藝是一門新興的制造工藝，是建立在傳統(tǒng)制造工藝基礎(chǔ)上的，由于我國企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀和經(jīng)濟危機的影響，使我國綠色制造工藝的進(jìn)程十分緩慢，而未來以能源資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)為核心的綠色制造工藝必將成為以我國企業(yè)機械加工的主要工藝手段和實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的主要途徑。

［1］劉宏宇，徐銘杰.機械加工制造中的綠色制造工藝［J］.科學(xué)與財富，2017，（15）：165-167.