農(nóng)機(jī)制造中的綠色加工工藝技術(shù)分析探究

張鵬舉

(河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鄭州 450064)

0 引言

在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形勢下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得快速發(fā)展，機(jī)械化作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵組成部分，農(nóng)機(jī)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)的物質(zhì)支撐，但是農(nóng)機(jī)設(shè)備在加工制造中，其產(chǎn)生的粉塵、廢水以及噪音會(huì)對(duì)環(huán)境帶來一定程度的污染，而這種粗放式的加工生產(chǎn)模式，也不利于制造企業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型。綠色加工技術(shù)屬于一種環(huán)保型技術(shù)，其通過技術(shù)創(chuàng)新降低加工行為對(duì)環(huán)境造成的破壞，有助于行業(yè)的生態(tài)化轉(zhuǎn)型，對(duì)提升農(nóng)機(jī)制造水平和降低資源能耗具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值和積極意義。

1 研究背景

隨著我國科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，我國已經(jīng)成為世界制造類大國，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化背景下，市場對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)備的需求量也持續(xù)增加，帶動(dòng)了農(nóng)機(jī)制造行業(yè)的發(fā)展，經(jīng)過多年的研究和創(chuàng)新，我國農(nóng)機(jī)制造水平獲得顯著提升，在制造精度和質(zhì)量方面達(dá)到了西方發(fā)達(dá)國家的水平。但是在農(nóng)機(jī)制造中，受到傳統(tǒng)思維、加工技術(shù)等因素的影響，會(huì)對(duì)環(huán)境帶來一定程度的污染，例如在制造加工中產(chǎn)生的廢水、廢渣以及噪音，都會(huì)給環(huán)境帶來影響，危害人們身體健康。在此背景下，綠色加工成為公眾和社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)[1]。

綠色生產(chǎn)是一種全新的思想和理念，綠色加工工藝主要是指利用先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工，避免有毒液體、有毒氣體、噪聲以及電磁輻射對(duì)人體帶來危害，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與環(huán)境協(xié)同發(fā)展。隨著我國提出構(gòu)建生態(tài)型社會(huì)這一理念后，大量的清潔、綠色加工技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在農(nóng)機(jī)制造領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，為行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型注入了生機(jī)[2]。

2 優(yōu)勢分析

2.1 節(jié)約成本

在以往農(nóng)機(jī)生產(chǎn)制造過程中需要投入一定的人力成本和物力成本，應(yīng)用綠色加工工藝可以起到節(jié)約成本的作用，例如一些新型工藝可以對(duì)加工工序進(jìn)行整合，減少加工人員數(shù)量，起到節(jié)約人力成本的作用；綠色加工技術(shù)不需要使用磨削液，可以節(jié)約磨削液的成本[3]。

2.2 生態(tài)環(huán)保

生態(tài)環(huán)保是綠色加工技術(shù)最為顯著的特點(diǎn)，在農(nóng)機(jī)制造中，綠色加工技術(shù)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，可以起到保護(hù)環(huán)境、減少污染的作用，例如在應(yīng)用干式磨削技術(shù)中，不會(huì)產(chǎn)生噪音和廢渣，不僅可以優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境，也不會(huì)對(duì)附近的環(huán)境造成污染。

2.3 工藝創(chuàng)新

我國是世界制造大國，機(jī)械制造水平不斷提升，應(yīng)用綠色加工技術(shù)有助于推動(dòng)行業(yè)工藝創(chuàng)新，以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型，有助于提升我國在世界上的競爭力，促使農(nóng)業(yè)機(jī)械加工水平不斷提升[4]。

3 技術(shù)應(yīng)用

3.1 干式切削

干式切削在不使用切削液的情況下完成加工，避免了切削液對(duì)環(huán)境帶來的污染，具有顯著的環(huán)保特色，其具有以下特點(diǎn)：第一，生產(chǎn)清潔化，降低切削液對(duì)附近水源的污染；第二，節(jié)約生產(chǎn)成本、簡化生產(chǎn)設(shè)備，避免對(duì)切削液進(jìn)行無害處理的成生消耗；第三，切屑更加清潔、便于回收利用，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。在應(yīng)用干式切削中，對(duì)材料特性、加工精度、機(jī)床性能以及刀具性能具有一定的要求，為了保證加工工作有序開展，企業(yè)要對(duì)工藝系統(tǒng)創(chuàng)新改造，營造適合、清潔的生產(chǎn)環(huán)境[5]。

刀具作為應(yīng)用干式切削技術(shù)的要點(diǎn)，其主要要求為：第一，刀具的幾何角度和截面形狀要符合要求，保證摩擦力和切削力最??；第二，刀具涂層材料和本身材料要具備一定的耐高溫能力，在快速切削中避免高溫對(duì)加工精度帶來負(fù)面影響；第三，刀具結(jié)構(gòu)要滿足高速切削的要求，刀具斷裂韌性和強(qiáng)度良好，確保加工過程安全可靠。隨著各種新型刀具的涌現(xiàn)，其性能更加突出，在加工過程中，需要對(duì)切削用量和刀具材料進(jìn)行科學(xué)選擇，避免加工摩擦力過大。當(dāng)前應(yīng)用于干式切削的主要刀具材料為PCD、CBN、PCBN、金屬陶瓷、陶瓷以及硬質(zhì)合金等[6]。

切削機(jī)床是干式切削的主要硬件支撐，要求剛性良好、進(jìn)給速度合理、主軸轉(zhuǎn)速高，可以快速、高精度地完成切削加工。在應(yīng)用干式切削中，需要處理好機(jī)床性能問題：第一，快速散熱，由于在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，刀具和材料、機(jī)床運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量熱能，如果沒有及時(shí)將熱能排除，則會(huì)影響加工進(jìn)度，甚至導(dǎo)致機(jī)床由于受熱而產(chǎn)生變形，因此，機(jī)床應(yīng)具有較強(qiáng)的散熱能力，配備冷氣循環(huán)系統(tǒng)，可以通過循環(huán)散熱的方式帶走熱能，在關(guān)鍵部位安裝溫度傳感器，對(duì)機(jī)床溫度和加工區(qū)溫度變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，便于及時(shí)處理；第二，切屑排出，在干式切削中會(huì)產(chǎn)生大量切屑，由于運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快，如果不能及時(shí)將切屑排出則會(huì)對(duì)環(huán)境帶來一定程度的影響，因此，在機(jī)床設(shè)計(jì)中，可安裝過濾系統(tǒng)和排放系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)生的切屑及時(shí)抽出和過濾，為后續(xù)的回收利用奠定基礎(chǔ)。

3.2 干式磨削

干式磨削屬于一種綜合性技術(shù)，其集超高速磨削和超硬磨料為一體，在快速加工方面具有較為顯著的優(yōu)勢，主要應(yīng)用于軸類零件制造。在實(shí)際應(yīng)用中，采用人造金剛石或者薄層CBN為工具，配以超高速數(shù)控機(jī)床，是當(dāng)前最為先進(jìn)的加工技術(shù)之一。干式磨削具有良好的生產(chǎn)效能和環(huán)保性能，應(yīng)用優(yōu)勢為：第一，可以一次性完成溝槽、臺(tái)肩、紋理、曲面、錐面以及外圓等外形加工，能夠簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在金屬類材料加工中，還可以將磨、車工序合并，保證加工精度和生產(chǎn)效率，起到降低資源和節(jié)約成本的作用，與以往的加工工藝比較，能夠降低加工行為對(duì)環(huán)境的污染；第二，在磨削過程中可以快速散熱，避免溫度對(duì)加工精度帶來負(fù)面影響，甚至能夠進(jìn)行冷態(tài)加工，降低廢品率、提升加工精度，并且不需要使用磨削液，避免對(duì)環(huán)境造成污染；第三，干式磨削在高速轉(zhuǎn)運(yùn)中完成加工活動(dòng)，由于機(jī)床轉(zhuǎn)速較高，可以避免工件出現(xiàn)形變，降低噪音和振動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染，具有優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境的作用；第四，工件和砂輪之間的接觸面積較小，可以降低二者之間的摩擦力，與以往的磨削工藝相比較，能夠延長砂輪使用年限，同時(shí)，在數(shù)控機(jī)床的支撐下，砂輪安裝更加簡便和快速，可顯著提升生產(chǎn)效能[7]。

在應(yīng)用干式磨削技術(shù)中，需先建立砂輪磨損、磨削效率以及磨削力模型，對(duì)磨削原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)而掌握工件完整性、磨削比、比磨削能、磨削效率以及磨削溫度的變化規(guī)律。

強(qiáng)冷風(fēng)干式磨削技術(shù)屬于一種新型技術(shù)，其建立在干式磨削技術(shù)基礎(chǔ)上，在機(jī)床運(yùn)行中，通過施加強(qiáng)冷風(fēng)帶走加工所產(chǎn)生的熱量，在強(qiáng)冷風(fēng)作用下，能夠擺脫對(duì)磨削液的依賴，避免過量使用磨削液而影響生態(tài)環(huán)境。強(qiáng)冷風(fēng)干式磨削技術(shù)利用低溫空氣進(jìn)行輔助生產(chǎn)，完全取代了磨削液的作用，是實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵，產(chǎn)生的磨屑還能夠集中存放，便于二次回收利用。而使用的CBN砂輪可以降低砂輪磨損程度，起到節(jié)約生產(chǎn)成本的作用。

4 結(jié)語

總而言之，在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形勢下，市場對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求量也持續(xù)增加，帶動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展。機(jī)械化目前已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要方向，農(nóng)機(jī)設(shè)備作為機(jī)械化作業(yè)的硬件支撐，在農(nóng)機(jī)制造中，以往的加工工藝會(huì)對(duì)環(huán)境帶來不同程度的影響，而應(yīng)用新型清潔、綠色、環(huán)保加工工藝，能夠確保工件加工精度，避免加工行為對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)促進(jìn)行業(yè)的穩(wěn)定以及可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。

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