引言

在全球經(jīng)濟轉(zhuǎn)移浪潮中，我國已成為機電產(chǎn)品制造大國，并逐漸成為世界的生產(chǎn)制造基地。農(nóng)機制造業(yè)作為機械制造業(yè)的重要產(chǎn)業(yè)之一，盡管已掌握了相當多先進工藝制造技術(shù)，生產(chǎn)的眾多農(nóng)機產(chǎn)品也基本達到或接近國外機械水平。但是，農(nóng)機制造業(yè)一方面是創(chuàng)造人類財富的重要產(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)適銷對路的農(nóng)機產(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)機企業(yè)廣泛關(guān)注的技術(shù)。

綠色生產(chǎn)是將綠色設(shè)計的思想轉(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;同時在生產(chǎn)過程中最大限度地避免或減少對人體的危害，如電磁輻射、噪聲、有毒氣體和有毒液體對環(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、表面技術(shù)、控制技術(shù)等新技術(shù)的先進制造工藝技術(shù)。其目標是對資源合理利用，降低成本，減少對環(huán)境造成的嚴重污染。現(xiàn)在農(nóng)機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致的一系列負面影響，因此有明顯的綠色特點。其特性如下:

— 形成的切屑潔凈，易于回收;

— 省去了相應的切削液處理裝置，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。為順利進行干式切削，就必須對整個工藝系統(tǒng)進行全面考慮，創(chuàng)造一個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，以下問題尚需要進一步研究。

1.2.1 刀具技術(shù)

干式切削對刀具的要求:刀具的截面形狀和幾何角度應使刀具切削時產(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，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)中順利進行。目前，適用于干式加工的刀具材料有超細顆粒硬質(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、可靠的刀具監(jiān)測裝置等。

1.2.2 干式切削機床

干式切削機床要求具有較高的主軸轉(zhuǎn)速、進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。要實現(xiàn)干式切削加工，對機床性能選擇要處理好兩個問題: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，機床加工區(qū)產(chǎn)生的熱量較大，這些熱量如不及時排出將會使機床產(chǎn)生嚴重的熱變形。這不僅會影響工件的加工精度，同時還會影響機床工作的可靠性。因此，干切削機床在結(jié)構(gòu)和功能上有其特殊性.

在機床的剛度和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，很多制造商將機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，采用獨立主軸和電主軸兩種結(jié)構(gòu)形式。電主軸是實現(xiàn)高速機床主運動系統(tǒng)“零傳動”的典型結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速多為1x10*4~2x10*4r/min，轉(zhuǎn)速高達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)控機床溫度場的變化，可通過數(shù)控系統(tǒng)進行精確到微米級的誤差補償;采用過濾系統(tǒng)可將干切削過程中產(chǎn)生的塵埃顆粒及時濾掉并被風機系統(tǒng)吸走。為防止灰塵進人加工區(qū)，機床的主軸部件、液壓及電氣系統(tǒng)應嚴加隔離。

2 干式磨削技術(shù)

2.1 快速點磨削技術(shù)

快速點磨削(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大先進技術(shù)于一體的高效率與高柔性先進加工工藝，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的技術(shù)形式之一。

2.1.1 快速點磨削的綠色特性

1) 砂輪與工件處于點接觸狀態(tài)，，接觸面積最小，實際磨削速度較高，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離“機床一砂輪一工件”工藝系統(tǒng)的固有頻率;從而減少了振動和噪聲及其對環(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 兩坐標聯(lián)動實現(xiàn)復雜回轉(zhuǎn)體零件表面磨削，一次安裝后可完成外圓、錐面、曲面、紋、臺肩和溝槽等多種外形的加工，具有更大的柔性;還可以對淬硬鋼等材料進行加工，使熱處理后的工件車、磨工序合并，進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 快速點磨削的關(guān)鍵技術(shù)

通過建立快速點磨削熱和磨削力模型、磨削效率及砂輪磨損模型，深人進行快速點磨削機理的理論與實驗研究，探索快速點磨削溫度、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磨削工藝的，基礎(chǔ)研究，從而建立綠色點磨削的技術(shù)理論體系。

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

2.2 強冷風干式磨削技術(shù)

這是由日本成功開發(fā)的一項新技術(shù)，它采取以-110℃的強冷風吹向加工區(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 強冷風干式磨削技術(shù)的綠色特性

1) 采用低溫壓縮空氣代替了磨削液，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。由此不僅免去了購買磨削液的費用，也節(jié)省了處理磨削液的費用，更重要的是實現(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，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 強冷風干式磨削關(guān)鍵技術(shù)

目前，強冷風干式磨削還處于起步階段，有許多課題等待研究。

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

2) 強冷風磨削中的噪音、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的速度，研制與之相應的消音裝置，以消除噪聲。針對強冷風磨削特點，研制相應的潤滑劑供給裝置，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)機業(yè)整體制造水平，促進農(nóng)機設(shè)計觀念改變。通過采用綠色生產(chǎn)技術(shù)，進一步提高農(nóng)機產(chǎn)品的技術(shù)含量，推動農(nóng)機制造企業(yè)更快發(fā)展。