引言

在全球經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移浪潮中，我國已成為機(jī)電產(chǎn)品制造大國，并逐漸成為世界的生產(chǎn)制造基地。農(nóng)機(jī)制造業(yè)作為機(jī)械制造業(yè)的重要產(chǎn)業(yè)之一，盡管已掌握了相當(dāng)多先進(jìn)工藝制造技術(shù)，生產(chǎn)的眾多農(nóng)機(jī)產(chǎn)品也基本達(dá)到或接近國外機(jī)械水平。但是，農(nóng)機(jī)制造業(yè)一方面是創(chuàng)造人類財(cái)富的重要產(chǎn)業(yè)，另一方面又是環(huán)境污染的源頭之一。因此，既要生產(chǎn)適銷對(duì)路的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品占領(lǐng)市場，又要保障生產(chǎn)的綠色度，使綠色生產(chǎn)技術(shù)成為農(nóng)機(jī)企業(yè)廣泛關(guān)注的技術(shù)。

綠色生產(chǎn)是將綠色設(shè)計(jì)的思想轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的過程，主要包括綠色工藝、綠色生產(chǎn)設(shè)備、綠色環(huán)境和綠色管理等。綠色生產(chǎn)要求比常規(guī)方法能顯著地節(jié)約能源和節(jié)省資源;同時(shí)在生產(chǎn)過程中最大限度地避免或減少對(duì)人體的危害，如電磁輻射、噪聲、有毒氣體和有毒液體對(duì)環(huán)境的污染。

綠色生產(chǎn)技術(shù)是以傳統(tǒng)的工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合材料科學(xué)、表面技術(shù)、控制技術(shù)等新技術(shù)的先進(jìn)制造工藝技術(shù)。其目標(biāo)是對(duì)資源合理利用，降低成本，減少對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染。現(xiàn)在農(nóng)機(jī)制造中開始使用的綠色生產(chǎn)技術(shù)有干式切削技術(shù)和干式磨削技術(shù)等。

1 干式切削技術(shù)

1.1 干式切削技術(shù)的綠色特性

由于干式切削不采用切削液，完全消除了切削液導(dǎo)致的一系列負(fù)面影響，因此有明顯的綠色特點(diǎn)。其特性如下:

— 形成的切屑潔凈，易于回收;

— 省去了相應(yīng)的切削液處理裝置，簡化了生產(chǎn)設(shè)備，降低了生產(chǎn)成本;‘

— 不產(chǎn)生環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了清潔化生產(chǎn)。

1.2 干式切削的關(guān)鍵技術(shù)

干式切削加工中，刀具及機(jī)床的性能、被加工零件材料特性都影響干式切削的效果。為順利進(jìn)行干式切削，就必須對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)進(jìn)行全面考慮，創(chuàng)造一個(gè)適宜于干式切削的生產(chǎn)環(huán)境。目前，高速干式切削技術(shù)還在發(fā)展中，以下問題尚需要進(jìn)一步研究。

1.2.1 刀具技術(shù)

干式切削對(duì)刀具的要求:刀具的截面形狀和幾何角度應(yīng)使刀具切削時(shí)產(chǎn)生較小的切削力和摩擦力;刀具材料和涂層材料有良好的耐高溫性能;刀具的結(jié)構(gòu)適宜高速切削，刀體與夾緊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和斷裂韌性高，剛性好，以確保安全可靠。

隨著新型刀具材料的不斷出現(xiàn)，刀具的性能不斷完善，完全可以承受干切削的不利條件。在干切削時(shí)，通過合理選擇刀具材料和切削用量，減少切削熱的生成，減小加工時(shí)的摩擦，可以有效提高干切削刀具的耐用度，使干切削在生產(chǎn)中順利進(jìn)行。目前，適用于干式加工的刀具材料有超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷以及PCBN，CBN，PCD等。需要發(fā)展的技術(shù)主要包括刀具涂層技術(shù)、刀具材料技術(shù)、刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)、可靠的刀具監(jiān)測裝置等。

1.2.2 干式切削機(jī)床

干式切削機(jī)床要求具有較高的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和較好的剛性，能夠充分發(fā)揮干式切削刀具的材料性能。要實(shí)現(xiàn)干式切削加工，對(duì)機(jī)床性能選擇要處理好兩個(gè)問題:一是切削區(qū)熱量迅速散發(fā);二是切屑的快速排出。干切削時(shí)，機(jī)床加工區(qū)產(chǎn)生的熱量較大，這些熱量如不及時(shí)排出將會(huì)使機(jī)床產(chǎn)生嚴(yán)重的熱變形。這不僅會(huì)影響工件的加工精度，同時(shí)還會(huì)影響機(jī)床工作的可靠性。因此，干切削機(jī)床在結(jié)構(gòu)和功能上有其特殊性.

在機(jī)床的剛度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，很多制造商將機(jī)床床身材料采用了人造花崗巖，來提高床身的剛度或改變床體結(jié)構(gòu)，將立柱和底座合為一個(gè)整體，采用新型鑄鐵材料制成，使其整體剛性得以提高.

在高速主 軸研制方面，采用獨(dú)立主軸和電主軸兩種結(jié)構(gòu)形式。電主軸是實(shí)現(xiàn)高速機(jī)床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)“零傳動(dòng)”的典型結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速多為1x10*4~2x10*4r/min，轉(zhuǎn)速高達(dá)10x10*4~25xl0*4r/min的高速.主軸也正在研制開發(fā)中。

配置循環(huán) 冷氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在加工區(qū)某些關(guān)鍵部位設(shè)置溫度傳感器，用以監(jiān)控機(jī)床溫度場的變化，可通過數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行精確到微米級(jí)的誤差補(bǔ)償;采用過濾系統(tǒng)可將干切削過程中產(chǎn)生的塵埃顆粒及時(shí)濾掉并被風(fēng)機(jī)系統(tǒng)吸走。為防止灰塵進(jìn)人加工區(qū)，機(jī)床的主軸部件、液壓及電氣系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)加隔離。

2 干式磨削技術(shù)

2.1 快速點(diǎn)磨削技術(shù)

快速點(diǎn)磨削(quick一pointgrinding)工藝是由德國Junker公司于1994年開發(fā)的一種集CNC和CBN超硬磨料、超高速磨削等3大先進(jìn)技術(shù)于一體的高效率與高柔性先進(jìn)加工工藝，主要用于軸類零件的加工。它采用薄層CBN或人造金剛石超硬磨料砂輪，是新一代數(shù)控車削和超高速磨削的極佳結(jié)合，是目前超高速磨削最先進(jìn)的技術(shù)形式之一。

2.1.1 快速點(diǎn)磨削的綠色特性

1) 砂輪與工件處于點(diǎn)接觸狀態(tài)，，接觸面積最小，實(shí)際磨削速度較高，磨削力大大降低，比磨削能小。砂輪使用壽命長(最長可達(dá)1年)，修整率低，并且采用快速安裝定位系統(tǒng)，砂輪安裝快速、簡便，生產(chǎn)效率比普通磨削高。

2) 磨削力極小，工件變形小，加工精度高。由于超高速加工，磨削過程的激振頻率已遠(yuǎn)離“機(jī)床一砂輪一工件”工藝系統(tǒng)的固有頻率;從而減少了振動(dòng)和噪聲及其對(duì)環(huán)境的污染，’極大地改善了加工，條件。

3) 磨削發(fā)熱量少，同時(shí)切屑可帶走絕大部分熱量、散熱冷卻效果好，因此磨削溫度大為降低，甚至可以實(shí)現(xiàn)冷態(tài)加工和干式磨削。由此不僅提高了加工精度和表面質(zhì)量.而且減少了由于大量使用磨削液所帶來的環(huán)境污染。

4) 由于采用CNC 兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件表面磨削，一次安裝后可完成外圓、錐面、曲面、紋、臺(tái)肩和溝槽等多種外形的加工，具有更大的柔性;還可以對(duì)淬硬鋼等材料進(jìn)行加工，使熱處理后的工件車、磨工序合并，進(jìn)一步提高了加工效率和零件位置精度。由于加工工序的簡化，減少了人力、物力、能源和資源的消耗，降低了加工成本。與傳統(tǒng)工藝比較，節(jié)約了成本，提高了制造工藝的綠色度。

2.1.2 快速點(diǎn)磨削的關(guān)鍵技術(shù)

通過建立快速點(diǎn)磨削熱和磨削力模型、磨削效率及砂輪磨損模型，深人進(jìn)行快速點(diǎn)磨削機(jī)理的理論與實(shí)驗(yàn)研究，探索快速點(diǎn)磨削溫度、磨削效率、比磨削能、磨削比及工件表面完整性的表現(xiàn)與變化規(guī)律，面向綠色制造優(yōu)化磨削工藝參數(shù)與砂輪特性參數(shù)，開展少、無磨削液的干式綠色點(diǎn)磨削工藝的，基礎(chǔ)研究，從而建立綠色點(diǎn)磨削的技術(shù)理論體系。

數(shù)控快速點(diǎn)磨削機(jī)床研究，其研究重點(diǎn)是砂輪快速定位安裝系統(tǒng)、砂輪主軸電平衡自動(dòng)控制系統(tǒng)、精密導(dǎo)軌系統(tǒng)及砂輪在線修整技術(shù)等，以保證機(jī)床的加工性能。

2.2 強(qiáng)冷風(fēng)干式磨削技術(shù)

這是由日本成功開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它采取以-110℃的強(qiáng)冷風(fēng)吹向加工區(qū)域帶走磨削加工產(chǎn)生的熱量，此方法取代了傳統(tǒng)的磨削液，從而杜絕了因使用磨削液造成的環(huán)境污染。

2.2.1 強(qiáng)冷風(fēng)干式磨削技術(shù)的綠色特性

1) 采用低溫壓縮空氣代替了磨削液，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。由此不僅免去了購買磨削液的費(fèi)用，也節(jié)省了處理磨削液的費(fèi)用，更重要的是實(shí)現(xiàn)了無公害加工。

2) 磨屑易于直接回收利用，節(jié)約了材料。通過設(shè)置專用的回收裝置，保證了磨屑的回收率;同時(shí)，采用高質(zhì)量的CBN砂輪，大大減少了砂輪的磨損，保證了磨屑粉末的純度。由此使磨屑融化后再生材料的成分幾乎沒有變化，有效地了節(jié)約了生產(chǎn)材料。

2.2.2 強(qiáng)冷風(fēng)干式磨削關(guān)鍵技術(shù)

目前，強(qiáng)冷風(fēng)干式磨削還處于起步階段，有許多課題等待研究。

1) 強(qiáng)冷風(fēng)的供給裝置研究中，根據(jù)加工需要，保證供給冷風(fēng)的溫度、流量、‘壓力和方向等4個(gè)要素的噴嘴設(shè)計(jì)，供給冷風(fēng)的冷卻效率與磨削量的匹配等問題。

2) 強(qiáng)冷風(fēng)磨削中的噪音、磨削液的霧化和磨屑吸附處理等問題的研究，根據(jù)噴嘴噴射壓縮空氣時(shí)的速度，研制與之相應(yīng)的消音裝置，以消除噪聲。針對(duì)強(qiáng)冷風(fēng)磨削特點(diǎn)，研制相應(yīng)的潤滑劑供給裝置，以保證潤滑劑以霧狀噴向砂輪表面;研制相配套的洗塵裝置，以保障砂輪和工裝的潔凈，進(jìn)而保障加工精度。

3 結(jié)束語

干式切削和磨削具有很好的綠色特性，是理想的綠色制造加工方法，在農(nóng)機(jī)行業(yè)大力推廣綠色生產(chǎn)技術(shù)將有助于提升我國農(nóng)機(jī)業(yè)整體制造水平，促進(jìn)農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)觀念改變。通過采用綠色生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)一步提高農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)含量，推動(dòng)農(nóng)機(jī)制造企業(yè)更快發(fā)展。