绿色机械加工技术的应用和发展

绿色机械加工技术的应用和发展

张国骁

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摘要：绿色机械加工技术的积极应用改善了传统机械制造产业发展模式，绿色机械理念能够降低传统机械能耗问题，推动机械加工的自动化、环保性发展。文章对绿色机械加工技术进行分析，探讨绿色机械加工技术的应用机械技术发展策略。

关键词：绿色机械；机械加工；加工技术；绿色加工

引言

绿色加工技术主要目的是降低单位生产能耗，减少对环境的影响，绿色加工技术作为先进的机械加工技术手段，是人类实现可持续发展的重要方式。该技术主要是在传统机械加工技术基础上与绿色生产技术相结合，运用绿色加工的原理制定科学的生产方案，降低机械加工成本。如在制造生产过程中，将原材料或半成品直接转化，提高原材料尺寸精度，减少不必要的资源消耗，妥善处理机械加工制造过程中的污染问题，提高生态环境的保护效果。绿色加工技术在机械制造领域的应用具有现实意义，具体运用仍需要结合实践过程进行分析。

1绿色机械加工相关概述

1.1绿色理念在机械设计制造中的重要意义

绿色设计理念的提出，主要是依附于环境保护要求之下。而目前我国的环境问题严峻，虽然已经采取了对高污染企业进行整改、车辆出行限制等措施，但是仍然没有完全解决污染问题。因此，要从源头处着手，在机械设计初始阶段渗透绿色理念，使人们的生产能力提升，转变以往生产的限制难题。通过绿色理念在机械设计制造中的应用，可防止各种资源的浪费，也避免环境被污染。另外，为了让多元化的生产需要被满足，很多地方开始进行了规范化生产，若发生了资源浪费或者是环境污染的现象，无论程度如何，都会造成难以弥补的后果。将绿色设计理念作为基础，会提前预防污染的发生，对设计方案以及制造方案进行优化创新，最终设计出完善、科学的产品。绿色理念在机械设计制造中的应用，满足了健康社会的发展需要。在工业发展的进程当中，遇到的难题便是环境污染，而经济的发展不可以依靠环境的牺牲获取，而是要寻找到全新的发展道路，把绿色设计理念更好使用到机械设计制造当中，确保机械运行时产生的废物不会影响到环境。

1.2绿色设计原则

绿色设计是一种以可持续发展为目标的设计方法，其核心理念是通过减少产品在整个生命周期中对环境的负面影响来实现环保效益和经济效益的双赢。绿色设计注重从产品设计阶段就考虑环境因素，包括材料的选择、制造过程的能源消耗、使用阶段的能源效率、废弃物的处理和回收等方面。第一，在制造过程中，需要考虑能源的使用效率、废水废气的排放控制、危险废物的处理等问题，尽可能减少对环境的影响。同时，在设计产品时，需要考虑产品的耐用性、维修性和节能性等因素，尽可能减少产品在使用过程中对环境的影响。在设计产品时，需要考虑废弃物的产生量和处理方式，尽可能采用可回收的材料和可回收的设计，提高产品的再利用率，减少对环境的影响。通过周期思维的实践，可以最大限度地减少产品在整个生命周期中对环境的负面影响，实现可持续发展的目标。第二，在绿色设计中，能源效率是降低产品环境负担的重要方面。设计师应该在产品制造和使用阶段尽可能地降低能源消耗，以减少对环境的影响，同时节约成本。在产品制造阶段，采用高效的能源设备和生产工艺可以降低能源消耗。例如，使用能效比较高的机器设备，选择高效的生产工艺，采用智能化的生产管理系统等。此外，对于能源消耗比较大的环节，如熔炼、加热和冷却等，设计师可以通过优化工艺参数、改进设备设计等方式来降低能源消耗。在产品使用阶段，设计节能的产品是提高能源效率的重要手段。例如，采用低功率的电子元件、使用高效的动力系统、设计节能的照明系统等。此外，设计师还可以通过改进产品的使用方式，如提高用户的能源消费意识、开发智能化控制系统等方式来降低产品的能源消耗。第三，减少废物排放是绿色设计的重要原则之一。在设计中尽可能减少废弃物的产生，可以降低环境污染和资源浪费。在设计过程中，采用可重复使用的包装材料是减少废物排放的重要措施之一。例如，使用可回收的纸袋代替一次性塑料袋，采用可重复使用的保护材料代替一次性泡沫塑料等。此外，在产品设计中应尽可能考虑废弃物的处理和回收。例如，采用易于拆卸和回收的产品设计，使废弃物可以更容易地分离和处理。除此之外，在产品制造过程中，也可以采用闭环生产系统，使废弃物得到循环利用。

2绿色机械加工技术的应用

2.1干式切削技术

干式切削技术的目标是通过在切削加工中无需切削液和冷却液的条件下，有意识地降低成本并保护环境，但在实际应用中，干式切削技术往往需要借助刀具冷却剂和润滑剂，以获得更理想的效果，这增加了推广该技术的难度。实现干式切削技术的刀具对加工要求较高，常见的软涂层刀具包括二硫化钼涂层刀具，其显著提高了加工效率。目前，在机械加工领域常见的干式切削方法包括高速干式切削技术、超高速干式切削技术和低温冷风切削。高速干式切削和超高速干式切削的最大特点是在加工过程中无需使用冷却剂和润滑剂。但在该前提下，切削工具必须满足较高的切削要求，并对工件和刀具材料有严格的标准。高速切削是一种在机械加工中使用高速旋转刀具和高进给速度进行切削的先进技术，其通过加快切削速度和进给速度，实现更高的加工效率和生产率。在现代制造业中，高速切削已成为提高生产效率、降低成本和提高产品质量的重要手段，其要求刀具具有高强度和高刚度以及稳定的切削过程，同时还需要匹配高速切削的刀具材料、涂层技术和刀具几何形状等关键参数。高速干式切削和超高速干式切削需要满足高要求的切削状态，并对工件和刀具材料有严格的标准。低温冷风干式切削法通过低温气流和微量油雾润滑降低了切削负荷和摩擦力，延长了刀具寿命，提高了加工点的润滑性。

2.2创新制造技术

若想在机械制造过程中有效运用绿色理念，除了要完成思想上的革新，同时也要做到新技术的研发，达成技术方面的创新。在创新和研发新绿色制造技术时，要根据社会发展要求、行业生态环境以及经济状况，对绿色机械的环保性、功能和寿命进行考虑，让技术创新彰显出根本意义。因此，可创新以下几方面的技术，如降能耗工艺技术、节约型工艺技术、环保型工艺技术。第一，应用降低能耗工艺技术，可采用技术方法减少能源的消耗，让加工处理水平提高。机械制造阶段会形成大量的能源消耗，但是会有部分能源变成可利用的资源，其余部分内容被浪费。第二，节约型工艺技术。节约具体指的是节省能源以及工艺原料。通过简洁化的生产工序，会让获得的利润更高。产品设计过程中，可通过精密的计算方法对零件的数量以及重量展开衡量，从而防止原材料的浪费。第三，环境保护型工艺技术。制备环节会使用工艺技术消除一些污染物质，这也是保护生态环境最简单、直接的方法。

2.3绿色回收

首先，固体废弃物。机械加工过程中所产生的废弃物，主要包括边角料、料头、刨花、铁屑、残次品等，这些固体废弃物种类多、数量大，对于此类废弃物直接排放，会对环境造成一定的污染，且浪费资源。在机械加工过程中，对于固体废弃物，可使用无切削或特种加工工艺，减少废弃物的产生，同时使用可再生手段，对固体废弃物进行回收，再次利用。其次，废液。在机械加工过程中需要使用润滑剂、冷却液等工业产品，对机械设备、刀具进行润滑，此类润滑剂、冷却液、切削液自身具有一定的腐蚀性，长期使用会对皮肤进行伤害，直接排放会造成水污染、土壤污染等问题。可使用污染较小的润滑剂、冷却液、切削液，或对润滑剂、冷却液、切削液再次循环利用，也可采用新的加工工艺，如干式加工工艺，减少不必要的资源消耗。另外，废气。机械加工制造行业很少产生废气，但在特殊工艺下会产生大量烟雾，如压铸施工工艺、浇筑施工工艺、热处理、酸洗等工艺环节，高温作用下会出现部分液体气化、雾化，污染车间空气长此以往会对人体产生危害。一般采用通风的方式，将气体稀释排放入大气。

2.4节能设备和工艺应用

节能设备和工艺在机械加工工程中的应用有助于提高生产效率、降低成本、减少环境负担和提高可持续性。主要包括以下措施：首先，能效改进设备。采用能效改进设备，如高效电机、节能照明、变频器等，以减少设备在运行过程中的能源消耗。其次，优化加工工艺。通过优化切削参数、刀具选择和切削路径，降低加工过程中的能源消耗，同时提高生产效率和产品质量。另外，冷却系统优化。改进冷却系统的设计和操作，减少冷却液的使用和能源消耗，提高切削稳定性。综合来说，节能设备和工艺在机械加工工程中的应用可以在经济和环境层面带来多重好处，通过减少能源消耗和资源浪费，实现更加可持续的生产方式，同时提高了机械加工企业自身的竞争力和盈利能力。

2.5数控加工技术

数控加工技术是利用数控制床进行机械制造，具有自动化程度高，能够一次成型的特点，是当前机械加工领域常用的绿色制造技术。数控机床自身质量稳定性、精确度、可靠性更高，通过数控系统能够控制刀具，按照一定的轨迹运行，通过数控编程的方式编写刀具行走程序，减少了人为操作控制，满足了批次产品生产的精度要求，避免因零部件加工偏差过大造成的原材料浪费问题。使用数控机床完成零部件加工，能够根据图纸设计的工艺流程编写控制系统，可实现零部件的一次性成型，通过优化设计的方式提高零部件原材料的利用效率，避免了后期打磨、削边所产生的边角料问题，减少了材料浪费。

3绿色加工技术的发展趋势

随着环保意识的增强和社会对环保的要求不断提高，绿色设计在机械制造中的应用也在不断发展。绿色设计在机械制造中的发展趋势主要围绕以下几方面开展。第一，资源节约。制造企业将更加注重资源的节约，采用更加高效的生产方式和设备，以减少能源和材料的消耗，从而降低对环境的影响。第二，可持续发展。制造企业将更加注重可持续发展，采用可再生资源和可回收材料，减少废弃物的产生，提高产品的再利用率。第三，产品升级。制造企业将更加注重产品升级和创新，推出更加节能、环保的产品，以满足消费者对环保产品的需求。第四，国际合作。制造企业将更加注重国际合作，加强国际技术交流，引进先进的环保技术和设备，以提高企业的环保水平。第五，政策引导。政府将加强对环保产业的政策引导和支持，推动绿色设计在机械制造中的应用，促进机械制造业的可持续发展。第六，系统化与智能化，绿色机械加工技术将更加系统化地应用于整个生产过程中，包括原材料采购、加工工艺、能源管理、废弃物处理等。随着人工智能、物联网和大数据技术的不断成熟，绿色机械加工技术将趋向智能化。智能化的机械加工设备和系统可以通过实时监测和数据分析，自动调整加工参数、优化工艺流程，并实现能源的智能管理和废物的智能处理。

结语

综上所述，绿色制造技术应用于机械制造领域，对降低制造企业的成本，提升我国制造业竞争实力有着重要的作用，并且绿色制造技术的应用还能够减少能耗污染，对此要重视绿色制造技术的合理化发展，构建绿色机械管理体系，引入先进的制造技术工艺。

参考文献

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