绿色制造技术 课件 第5章 绿色切削加工技术

绿色设计与制造技术5.1干切削加工的理论研究和实施条件5.2干切削技术的应用5.3干磨削5.4亚干切削加工的理论研究与应用5.6绿色产品的包装、使用和利用

第5章绿色切削加工技术5.5绿色工艺规划

1.干切削术语和定义

干切削（干式切削）：一种加工过程不用或微量使用切削液加工技术。一种对环境污染源头进行控制清洁环保制造工艺。完全干切削：在切削过程中不使用任何切削液的工艺方法。亚干切削：应用不同技术方法，将适量润滑液注入带有一定压力、不同温度的气流中混合雾化，生成微量润滑介质，并喷入切削点，对发热区实施微量润滑冷却的切削技术。亚干式切削通常包括：微量润滑切削、低温微量润滑切削、冷风切削、液氮喷雾、高压水射流等切削工艺。5.1干切削加工的理论研究和实施条件2.干切削加工的理论综述目前，对于干切削理论基础、应用原则的分析主要有以下几种：（1）清洁生产理论干切削在提高生产效率，降低生产成本的同时，一个重要的目标就是清洁生产。因此，无论是完全干切削，还是准干切削，目的都是尽量不用或少用对环境造成污染的切削液，实现清洁生产，绿色制造。

（2）金属切削层的软化理论

干切削时由于采用超硬刀具，刀具的耐热性高，金属在高温下产生了软化效应，致使金属材料的抗剪强度，抗拉强度下降，使切削力下降，刀具寿命提高。

干切削时工件硬度随温度变化

（3）低温脆性

亚干切削时采用低温气体或液氮作用于切削区，在相同切削参数、刀具等工艺条件下，其切削力显著低于其他传统的冷却润滑切削方法。研究表明，低温切削时，金属材料易发生低温脆化。在低温下，金属内部位错热能低，其塑性变形应力应比高温下抗力大，因而能提高材料强度，而低温脆性是由孪生引起的龟裂所产生的，最后总体情况试具体工艺条件而定。

（4）强化换热效应

低温冷风切削时通过对空气实施冷却，扩大低温空气和切削区的温差，使气体有较强的冷却能力；以射流方式让空气以较快的速度通过切削区，使单位时间通过切削区截面的冷气越多，带走的热量越多。这样空气就成为切削区强化换热的良好载体。其次，气体比液体更容易进入刀具/切屑，刀具/工件的接触面，冷气作用更直接，冷却效果更明显。

创造不同保护气体（如氮气）浓度的气氛，将其输入切削区，使切削、磨削表面生成、切屑分离过程处于保护气体气氛中，阻断切屑氧化热、新生表面氧化热的氧源，从而控制切削热的产生、控制切削温度上升，为获得优良的加工质量奠定了基础。

（5）其它冷却切削机理研究

1.干车削加工

根据加工对象的特点，加工过程中采用的辅助措施的不同，可将干车削分为硬车削、低温冷却干车削和激光辅助干车削。5.2干切削技术应用硬车削

硬车削是指用车刀对淬硬钢(50～63HRC)材料进行的切削加工，这种加工通常是作为最终加工或精加工，实现以车代磨。淬硬钢材料通常是指淬火后具有马氏体组织，硬度高、强度也高、塑性很低的工件材料，硬度＞50HRC时，其强度约为2100～2600MPa。

硬车削的刀具材料：普通高速钢和硬质合金不能进行硬车削，涂层硬质合金刀具是在韧性较好的硬质合金刀具上涂覆一层或多层耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al2O3等，涂层的厚度为2～18mm，涂层通常起到以下两方面的作用：一方面，它具有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数，减弱了刀具基体的热作用；另一方面，它能够有效地改善切削过程的摩擦和粘附作用，降低切削热的生成。刀片结构及几何参数。各种刀片形状的刀尖强度从高往低依次为：圆形、100°菱形、正方形、80°菱形、三角形、55°菱形、35°菱形。刀片材料选定后，应选用强度尽可能大的刀片形状，同时应选择尽可能大的刀尖圆弧半径。粗加工时通常选用圆形或大圆弧半径的刀片。为改善刀片受力状况，使切削力方向由切削刃向内对着刀体，并对刀片刃口进行钝化处理。硬车削的切削用量：硬车削淬硬钢时，进给量对刀具破损影响最大，所以应选择较小的进给量，较高的切削速度(80～100m/min)可获得酥化易碎的切屑，同时切削温度升高可改变工件材料性能和提高刀具韧度，减少刀具破损。背吃刀量受机床功率和工艺系统刚性限制。硬车削时，若工艺系统的刚性较差应选择较小的背吃刀量，以免引起振动使刀具破损。应用硬车削加工的实例。

(1)美国某公司用热压陶瓷刀片车削淬火钢(＞50HRC)轧辊的外圆、端面、槽和成形表面，粗车切削速度137m/min，精车切削速度198m/min，进给量0.13～0.33mm/r，背吃刀量0.51～0.89mm，切削用量较大，切削效率高。

(2)德国某公司在加工100Cr6材料的摩擦盘(60～62HRC)时，用车削代替磨削，加工时间降低60％。

(3)我国某机车车辆厂，加工硬度为60HRC(其中硬质点硬度近70HRC)的轴承内圈(GCrl5材料)，直径为285mm，采用磨削工艺需2h，采用硬车削加工，用优质硬质合金刀片，切削速度20m/min，进给量0.18mm/r，背吃刀量0.5～1.5mm，仅用了45min。

(4)北美最大的齿轮制造厂用PCBN刀具硬车削粉末冶金(PM)金属齿轮坯件，切削速度200m/min，背吃刀量0.25mm，进给量0.09mm/r，选用SNG-434形刀片，加工表面粗糙度值为0.18，不仅实现了以车代磨，而且大大提高了生产效率。用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具进行硬车削，加工时间、设备成本、切削刀具的成本比磨削加工成本下降40％，从而使每个零件的加工成本下降了55%。

(5)轧辊的硬车削。目前，国内十几家大型轧辊企业已经在冷硬铸铁、淬硬钢等各类轧辊的加工中采用了硬车削技术，对轧辊进行荒车、粗车和精车等，取得了很好的效果。采用硬车削技术后，平均提高加工效率2～6倍，节约加工工时和电力50％～80％。(6)碴浆泵是广泛应用于矿山、电力等行业的配套产品，其护套、护板材料是63～67HRC的Crl5Mo3高硬铸铁件。过去由于刀具材料的限制，这种材料很难进行车削加工，因而不得不采用先退火软化后进行粗加工，然后淬火再进行车削加工的工艺。采用硬车削加工技术以后，顺利地解决了一次硬化加工问题，免除了退火、再淬火两道工序，节约了大量的工时和电力。目前国内碴浆泵生产企业约有70％～80％已经采用了硬车削加工技术。

（7）轴承锥面硬车削加工。轴承内外圈(轴承钢，(C)1％，(Cr)1.5％；热处理后的硬度为62HRC)的壁很薄，而要求达到的精度却很高，为减小装夹变形，采用磁性卡盘夹持。

传统的加工工艺：精磨前3道工序，3次装夹，调整共耗时165min，实际加工工时19min。用硬车削工艺：精车前1道工序，1次装夹，调整共耗时55min，实际加工工时8min。加工所用刀具为CBN。其加工精度的测量结果为：圆度误差为0.85～1.5；表面粗糙度值为0.5～1.2；同轴度误差为1.5～2.5；尺寸精度±10。

（8）液压卡盘零件的硬车削加工。传统的加工工艺：精磨前4道工序，4次装夹，调整共耗时210min，实际加工工时759min。

用硬车削工艺：精车前2道工序，2次装夹，调整共耗时75min，实际加工工时16min。因此，硬车削明显地提高了加工效率。

（9）齿轮内孔的硬车削。汽车、摩托车齿轮零件的材料一般为20CrMnTi，经渗碳淬火后，表面硬度为60～62HRC，齿轮孔精度为IT6，表面粗糙度值。传统加工工艺为：车削加工→热处理→磨削。采用超硬刀具“以车代磨”的加工工艺为：粗车加工→热处理→精车加工。新工艺可大幅度提高加工效率，降低加工成本，原采用磨削工艺一班仅能加工100个小齿轮，现采用PCBN刀具车削(切削参数Vt=60～120m/min，f≤0.12mm/r，ap≤0.1mm)，一班能加工400个小齿轮，而且分摊到每个齿轮的加工成本明显下降。低温冷却干车削低温冷却车削(CryogenicMachining)是利用液态氮(－186℃)、液体CO2(－76℃)及其他低温液体或气体的冷却特性，通过一定装置将冷却气体或液体送入切削区，可极大地降低切削区温度的车削加工方法。这种加工方法可以使切削点低温化，不仅使工件材料局部变脆，有利于切屑的撕裂，降低切削负荷，同时也防止了刀具自身的软化，减少了与工件之间的摩擦、粘结、扩散和相变磨损，使刀具使用寿命得到提高，尤其适合钛、镁、铝、钼、不锈钢等难加工材料和薄壁材料的加工。低温切削装置的原理有以下几种：采用刀具内部制冷方法，甚至把刀具与冷冻机直接相连对刀具进行循环冷却，效果也很明显。利用瓶装液体C02的自喷对切削区直接冷却；用经干燥的空气维持杜瓦瓶的恒压，利用虹吸原理让压缩空气从瓶中抽出液态氮，经特制的喷嘴喷向切削区。实验证明，低温冷却技术的实施有利于切屑的折断，低温切削钛合金、不锈钢、高强度及耐磨铸铁等均能取得良好效果。普通碳素钢的力学性能受切削温度的影响很大，在低温下易于脆裂，因此，切屑在低温条件下呈脆性并比较容易折断，这为低温在冷却切削加工中有助于断屑的应用提供了可行性基础。低温切削具有以下特点：

(1)可减小切削力。由于低温切削降低了切削区的温度，使被切削材料的塑性和韧度降低，脆性增加，切削时变形减小，因而切削力有所降低。与传统车削相比，背向力和进给力分别减小20％和30％，磨削力可减小60％。但切削某些特殊材料或冷却温度过低时，会使被切削材料的硬度明显增高，可能会使切削力有所增加，因此，在特殊情况下，切削力的变化趋势要由低温切削的工艺条件来决定。

(2)切削温度大大降低。低温切削钢时，可降低切削温度300～400℃；切削钛合金时，可降低200～300℃。

(3)刀具使用寿命大幅度提高。由于切削温度大幅度降低，刀具材料的硬度降低较小，刀具磨损减小，刀具使用寿命相应提高。例如，低温切削耐热钢时，刀具使用寿命可提高2倍以上；切削不锈钢时，刀具使用寿命可提高3～5倍。

(4)可提高加工表面质量。传统切削时，用金刚石刀具切削钢料(45钢、T8A、GCrl5)不到lmin时，切削刃明显磨损，加工表面粗糙度明显增大。而在低温切削时，切削时间可达10～20min，肉眼很难看出刀具磨损，加工表面粗糙度无明显变化。据有关资料介绍，工件温度在－20℃时，积屑瘤基本被抑制，低于－20℃时不仅积屑瘤消失，而且在加工表面上可清晰地观察到切削刃原形的刻印痕迹，大大减小了其表面粗糙度值。低温冷却车削加工的应用

高锰钢就是工程上特指的耐磨钢，牌号Mnl3，增韧处理后，在常温下为单相奥氏体组织，具有强度高、塑性大、韧性高、易加工硬化、热导率低、线膨胀系数大等特点，是一种性能优良的结构钢。由于它的性能导致了其在常温下切削加工时，切削力大，切削温度高，刀具易磨损，断屑困难，工件热变形大，是典型的难切削材料。在切削过程中，把工件放入冷冻槽中，数分钟即可达到平衡温度，然后取出进行切削。

高锰钢是具有低温脆性的，根据低温脆性理论，凡是有低温脆性的材料，低温切削时，在降低切削力和切削温度，减少刀具磨损、易于断屑、提高刀具使用寿命和表面质量等方面具有明显的效果。

激光辅助干车削加工

采用激光辅助干切削，可以利用激光对切削区进行预热，从而使工件产生局部温升，加工区域硬度下降，加大了刀具／工件表面之间的硬度差，减小了切削力和刀具磨损，提高了工件的可加工性。

2干铣削加工（1）铸铁的干铣削加工美国LeblondMakino公司研发的“红月牙”(RedCrescent)铸铁干切削技术就是利用陶瓷或CBN刀具进行高速铣削加工。由于切削速度和进给量很高，产生的热量很快聚集在刀具前端，使该处的工件材料达到红热状态，其屈服强度下降，可大大提高切削效率。通常铸铁的金属切除率为16cm3/min，而采用红月牙干切削加工可使其提高到149cm3/min。（2）

铝合金的干铣削加工美国BigThree公司安装了八台高速(15000rpm)金刚石干铣削加工系统，用以加工铝通道盘，加工精度为0.05ｍｍ，每小时加工600件，与以前的磨削加工方法相比每年可节约经费达３百万美元。

（3）不锈钢的干铣削国内某企业在加工不锈钢(不锈耐酸特种钢)阀门座底面时，原来采用SECO公司的T25M(CVD涂层)刀片湿式粗铣和精铣，刀具寿命为9～10件。由于生产批量的急剧上升，企业希望提高粗铣加工的刀具使用寿命，后改用SECO公司的F20M(PVD物理涂层)刀片干粗铣，刀片型号为0FEN070405TN—D18(断屑槽为D18，难加工型)。切削参数：180m/min，2～3mm；每个切削刃可加工24—28个工件，取得了理想的效果。

（4）超高强度钢的干铣削

某牌号的超高强度钢Ni、Cr、Mo元素含量较高，具有高硬度(＞45HRC)、高强度(抗弯强度1174MPa)和良好的韧度，因其优异的物理、力学性能而在国防工业上有着重要应用。原采用硬质合金YTl5刀具进行铣削加工，不仅刀具寿命短，而且加工效率和加工质量都不理想。后采用Si3N4—A1203基陶瓷刀具进行干铣削(刀具几何参数：

切削方式：单齿端面对称干铣削；铣刀盘参数：直径)，加工表面粗糙度值为0.48～0.77，取得了理想的效果，刀具寿命延长8倍。3.干钻削加工

钻削加工时，钻头处于半封闭空间中，钻削产生的热量也聚集在这里，同时切屑也必须从孔中排出，因此，干钻削就显得更为困难。

德国Guhring公司开发了一种新型M-涂层，即在硬涂层外面再加涂一层软涂层，利用该钻头对发动机中的铝制零件进行了高速干钻削加工研究，取得了显著的经济效益。

日本Syun-ichiYamagata改变丝锥成分研究开发了钢材的干式挤压丝锥，与普通的湿式挤压丝锥相比，可显著提高丝锥寿命。干钻削加工的应用深孔加工中的干钻削深孔钻削是金属切削加工中较困难的工艺过程，现在采用普通喷吸钻的工作原理以压缩空气代替切削液的深孔加工方法，钻头的结构设计和几何参数的选择作了适当的改进，制造工艺较为简单。压缩空气由进口处进入后，三分之二的气体从内、外管之间通过钻头上的六个小孔进入切削区，另外的三分之一气体从内管后端的四个斜孔向后排出，由于斜孔很小，气体流速很快，产生喷射效应而形成一个低压区，使管的后端对切削区有一定的吸力，从而将切屑很快向后排出。采用热管技术的干钻削：这种方法是在钻头中加工一个孔，在其中加入液体（水），然后盖上盖子，这样就形成了一个热管。热管在工作中没有任何移动件或电子元件。在钻削过程中，由于钻尖连续与工件接触，因此会产生热量，这些热量会从钻尖处传递到钻头本体上。随着热从钻尖传到热管中，管中液体变热而沸腾，并在热管中产生蒸汽。蒸汽上升会从钻头顶尖处带走部分热量，直至刀夹（V形法兰或HSK）体所在的钻柄处。这种热对流动作可以让刀夹充当散热器，并将热从钻头带走。随着热的扩散，蒸汽冷却并重新冷凝成液态水。液体流回热管，这种循环一直重复进行。实际上，热管是一个热驱动泵，由它将热从钻头顶尖带走。这种热管使钻头的寿命比直接进行干钻的钻头寿命延长了40%～60%。

日本的三菱公司、美国的格里森公司在齿轮干切削方面做了大量的工作。

1)格里森公司用新型硬质合金滚刀在Phoenix机床上用干切削法加工锥齿轮，滚切速度可达3000r/min，降低切削时间50%，加工精度可达AGM12-13级。

4.干式齿轮加工

2)英国最大的独立齿轮加工厂PrecisionComponents是齿轮的大批量生产企业，年产各种汽车用齿轮120万件，产品范围广泛，包括表面淬硬钢、铸铁与渗碳钢的直齿与斜齿圆柱齿轮，同时也生产各种轴齿轮。这些齿轮的节距不同，直径为φ60～φ200mm。该公司购进了1台Liebherr的LCl22滚齿机和1台LCl53滚齿机，采用细晶粒硬质合金滚刀进行干加工。将切削速度从高速钢滚刀的90m/min提高到290m/min。干滚切工艺因不需要使用切削液，除了明显地减小了生产成本与有利于环境保护外，还能获得很好的表面粗糙度，齿轮加工精度可以很容易达到ISO7级精度。3)日本三菱公司推出了世界上第一套干式滚切系统。它采用的切削速度是传统滚切速度的2倍，可达到200m/min。配合专门设计的高速钢(MACH7)干式涂层滚刀，不仅有助于散热，而且减少了刀具磨损，其寿命可延长到一般湿切方式的5倍。这一系统在加工汽车末级传动齿轮、大型重载齿轮、汽车小齿轮及行星齿轮时的效果均非常理想，生产成本至少降低40％。干攻螺纹的应用：

干攻螺纹加工方法在日本、德国等国家均开展了研究，并已应用于生产实际。

德国某公司开发的复合涂层丝锥（MoS2+TiAlN）在含硅量w/（Si为9%）的硅铝合金工件上干攻螺纹，丝锥使用寿命为攻4000个螺孔；而单涂层TiAlN丝锥使用寿命为1000个螺孔；硬质合金丝锥仅加工了20个螺孔。

日本某公司开发的钢件干切削挤压丝锥，与普通加切削液的挤压丝锥相比，使用寿命显著提高。用普通挤压丝锥加工冷轧钢板上M4×0.7的通孔螺纹，加工约7000个螺孔时，丝锥切削部分便产生磨损与粘结，无法继续进行切削；采用新型干切削挤压丝锥加工50000个螺孔以上，丝锥未产生粘结和显著磨损，可继续使用。这表明新型的干切削挤压丝锥与普通挤压丝锥相比，使用寿命提高了数十倍。5.其他干切削加工方法

（2）螺纹旋风硬铣削螺纹的旋风铣削是用安装在刀盘上的多把成形刀，借助于刀盘旋转中心与工件中心的偏心量e来完成渐进式的高速铣削，如图所示。刀盘的旋转轴线相对于工件轴线倾斜一个被加工螺纹的螺旋升角加工时，工件以低速旋转，刀盘以与工件同向（顺铣）或反向（逆铣）高速旋转，工件每转一圈（360度）刀盘纵向进给一个导程，从而铣出螺纹。旋风铣削有内铣法和外铣法两种，其中以后者应用最广。能够直接在淬硬的工件上铣出螺纹，主要是因为：

1）旋风铣削是渐进式的断续切削方式，使切削阻力大大降低；

2）金属切削加工中的高速硬切削、干切削理论，如“绝热剪切理论”、“周期脆性断裂理论”等，在生产实践中得到进一步的验证和发展；

3）先进的刀具材料和精密的刀具、刀盘制造技术为旋风硬铣削创造了必要的条件；

4）新一代的CNC旋风铣床大大强化了机床、工具、刀具系统的动刚度；

5）先进的强冷技术使高速旋风铣削具有优良的排屑和散热条件。美国某公司在丝杠加工中，原先采用的工艺是在软材料上加工出螺纹→淬硬→精磨，整个过程需要约170h的工时。后采用G.E.超硬磨料公司的PCBN刀具进行旋风铣削，直接在已淬硬的钢坯上加工出螺纹，只需1.75h，提高效率近100倍。（3）超声振动镗削

将超声波的能量通过声学系统施加于镗刀上，使其以一定的频率和振幅作圆周扭转振动。由于刀具以（角速度，f为振动频率，A为振幅）速度振动，形成了脉冲力作用的分离型振动切削机理，消除了普通切削过程中的弹性挤压振动，使切削过程变为脉冲状有规律的断续切削，切削力降为普通切削的1/10～1/3，系统稳定，刚性加强。

40CrMnSiMoVA钢是我国自行研制的无镍低合金超高强度钢，主要用于飞机起落架等零件。其加工特点是强度高，切削力大；韧度好，断屑困难；热导率低，切削区温度高，故刀具磨损严重。该种材料有很高的缺口敏感性，加工表面质量要求高，加之这种材料使用硬度高，因此，精加工广泛采用磨削、珩磨、超精加工等方法。但是由于该材料淬火温度高，热处理变形大，因此，加工效率低，特别是对于高精度孔的精加工更为困难。采用超声振动干镗孔的加工方法，可以实现以车代磨、代珩的高效率的精加工。（4）静电冷却干切削技术静电冷却在切削过程中的作用主要表现在：（1）润滑功能。润滑作用取决于工件和刀具初始表面产生强烈的氧化，并伴随形成具有润滑作用的薄膜。（2）冷却能力。空气流的直接冷却，切削区温升下降。（3）切屑断裂和导出能力。干静电冷却进行加工时，对切屑形成过程的控制，不仅可通过改变切削参数和刀具几何角度来实现，也可通过改变干静电冷却装置的工作规范和该装置喷嘴相对于刀具和工件的位置来实现。在许多情况下，干静电冷却装置的空气流能够控制切屑导出过程。（4）对切削刀具材料的要求。工业应用结果和测试证明，使用硬质合金、高速钢及立方氮化硼刀具加工时，静电冷却能获得很好的效果。使用其他冷却方法进行加工，静电冷却方法也有效果，而且不要求使用特殊的材料和涂层。（5）对刀具几何角度和结构的要求。切削刀具不应挡住进入切削区的空气流，应使喷嘴的布置距切削区不超过100mm。（6）对机床结构的要求。机床应保证静电冷却装置布置在靠近切削区。在许多情况下，必须安装防护装置，以便导出切屑和避免切屑落入机床内部。

干静电冷却对表面残余应力的影响：零件在加工后，表层中残余应力的数值和符号对机器寿命的影响，在很多行业都是不可忽视的重要因素，这一点对航空工业尤为突出。大数值拉应力会导致微裂纹的生成，并最终造成零件的破坏，压应力则能延长零件使用寿命。研究结果表明，采用静电冷却干切削加工，在工件表层会产生有利的压应力，在深度内最大值为300～350MPa。5.3干磨削

磨削加工是一种高效的加工方法，具有加工精度高和能加工高硬度零件等优点，有时是其它切削加工方法所不能替代的。

由于磨削速度高，磨屑和磨料粉尘细小，易使周围空气尘化，为防止空气尘化要用磨削液；同时为了防止工件烧伤、裂纹，要冷却降温，也要用磨削液，从而带来废液污染环境的问题。因此世界各国都在进行有利于环保的磨削加工的研究，其基本的思路是不使用或少使用磨削液，同时减少粉尘对环境的污染，以求绿色的磨削加工。

干式磨削在磨削过程中不用任何磨削液，它的优点是形成的磨屑易回收处理，且可节省涉及到磨削液保存、回收处理等方面的的装备及费用，节约了生产成本，也不会造成环境污染。但实现起来比较困难,这是因为原来由冷却液承担的任务，如磨削区润滑、工件冷却以及磨屑排除，都需要另外的方法完成。其中关键问题是如何降低磨削热的产生或使产生的磨削热很快地散发出去。

研究表明：如果使用热传导性良好的CBN砂轮进行低效率磨削，或用金刚石砂轮进行点式磨削，以及采用具有合适散热方式的冷风磨削，仍可使用干式磨削。为此可采取以下措施：

①选择导热性好或能承受较高磨削温度的砂轮，降低磨削对冷却的依赖程度。新型磨料磨具的发展已为此提供了可能性，如具有良好导热性的CBN砂轮可用于干式磨削。②减少同时参加磨削的磨粒数量，以降低磨削热的产生，如点式磨削。

③在满足切磨条件的情况下，减少砂轮圆周速度vs与工件圆周速度vw间的比值（q=vs/vw），这样可使磨削热源快速地在工件表面移动，热量不容易进入工件内部。④提高砂轮的圆周速度，以减少砂轮与工件的接触时间。同时为了保持上述的速比q不变，应等量地提高工件的圆周速度。⑤用新型冷却方式，如采用强冷风磨削。（1)强冷风干式磨削

强冷风磨削加工是日本最近开发成功的一项新技术。强冷风磨削是通过热交换器，把低温压缩空气用经喷嘴喷射到磨削点上，将磨削加工所产生的热量带走。同时，由于压缩空气温度很低，产生热量少，所以在磨削点上很少有火花出现，因而工件热变形极小，可得到10μm以内的椭圆度。

实施强冷风磨削最理想的是与CBN砂轮结合使用，可充分发挥CBN的优越性。这是因为CBN磨粒的导热率是传统砂轮磨粒Al2O3、SiC及钢铁材料的15倍。如果用传统砂轮磨削，加工点上产生的热量不易从工件上散出，工件的温度会上升到1000℃左右；如果用CBN砂轮磨削，加工点上产生的热量可经导热率大的CBN磨粒传递出去，工件温度约有300℃左右。因此，使用CBN砂轮进行干式磨削时，再对磨削点实行强冷风吹冷，可得到良好的效果。

强冷风磨削也为被加工材料的再生利用开辟了道路，设置在磨削点下方的真空泵吸走磨削产生的磨屑，这些磨屑粉末纯度很高，几乎没有混入磨料和粘结剂颗粒。这是因为Al2O3砂轮的磨削比（工件的材料磨除量与砂轮磨损量之比称为磨削比）是600，而CBN砂轮的磨削比约为30000。CBN砂轮几乎不磨损，磨屑中没有砂轮的粉末，因此，磨屑粉末融化后再生材料的成分几乎没有发生变化。（2）低温CO2干磨削

除冷却空气外，利用低温二氧化碳进行强冷磨削，也是干式磨削加工中常见的一种方法。例如，在改装的外圆磨床上，采用A80KV棕刚玉砂轮和粒度80的金属基体电镀CBN砂轮进行低温CO2干磨削。砂轮线速度为20m/s，工件材料为Q235，工件速度为11～34m/min，磨削深度10～35mm。（3)点磨削

点磨削是另一种形式的干式磨削，它是由德国容克公司首先发展起来的一种超硬磨料高效磨削新工艺，目前在我国汽车工业中已得到应用。该工艺有极高的金属去除率和很高的加工柔性，在一次装夹中可以完成工件上所有外形的磨削，同时产生的热量少，散热条件好。

点磨削是利用超高线速度（120～250m/s）的单层CBN薄砂轮（宽度仅几毫米）来实现的。点磨削主要有以下特点：

①点磨削用提高磨削速度的方法来提高加工效率，而CBN磨料的高硬度、高耐磨性为提高磨削速度提供了可能，并且此砂轮是由电镀和钎焊单层超硬磨料而成型，更允许进行超高速磨削。以这种速度磨削，去除率高、砂轮寿命长，同时磨削时变形速度超过热量传导速度，大量变形能转化成的热量随磨屑被带走，而来不及传到工件和砂轮上，是一种冷态磨削。这样提高了加工精度和加工表面质量，砂轮表面温度几乎不升高。

②点磨削在提高砂轮速度的同时，还减薄了砂轮的厚度，使砂轮的厚度只有几个毫米，这可以降低砂轮的造价，提高砂轮制造质量。薄砂轮还降低砂轮的重量和不平衡度，大大降低运转时施加在轴上的离心力。

③为减少砂轮与工件间的磨削接触，加工时，砂轮轴线与工件轴线形成一定的倾角，这使砂轮与工件之间的接触变成点接触（这也是点磨削名称的由来）。这样降低了磨削接触区的面积，不存在磨削封闭区，更利于磨削热的散发。

⑤点磨削砂轮寿命长（可使用一年），修整频率低（每次修整可磨削加工20万件）。

④点磨削时，砂轮与工件间磨削接触区为点接触，磨削力大大减小，这实际上等于增加了机床刚度，减轻了磨削产生的振动，使磨削平稳，同时提高了砂轮寿命和加工质量。干式切削及亚干式切削被认为是绿色制造行业的可行性方法。干切削存在对环境无污染、对人体无危害、形成的切屑干净、易回收、省去了切削液及相关费用等优点。但干切削加工需要具有较好性能的刀具和相应的制冷设施，这就使得总成木提高，所以干切削在实用化方面存在不容忽视的弊端。而亚干切削技术既可满足加工要求，又可使与切削液相关的费用降至最低。介于湿式切削与干式切削之间的加工技术称为亚干式切削（准干切削技术neardrymachining），其工作机理是在保持切削工作的最佳状态（即不缩短刀具寿命，不降低加工表面质量等）的同时，使得切削液的用量最少。1.亚干切削技术简介5.4亚干切削加工的理论研究与应用2.亚干切削技术优势亚干切削技术的具体优势在于:1）少量的环保型冷却液或润滑油借助压缩空气或者冷风对切削部位进行冷却，加工后刀具、工件、切屑仍然保持干燥，不需要进行废液处理，对人体无危害，对环境无污染；2）节约资源，减小刀具-工件、刀具-切屑的摩擦，抑制温升，防止粘结，延长刀具寿命，提高加工表面质量；3）由于使用切削液量为最少，因此系统结构简单，占地面积小，易布局。

微量润滑(MQL)切削是国内外比较重视的一种准干式切削方法，它将压缩空气与少量的润滑剂混合雾化后，形成毫、微米级气雾，然后喷向切削区，对刀具与切屑和刀具与工件的接触界进行润滑，以减少摩擦和防止切屑粘到刀具上，同时也冷却了切削区并有利于排屑，从而显著地改善了切削加工条件。MQL法所使用的润滑液用量非常少，一般为0.03-0.2L/h；而一台典型的加工中心在进行湿切削时，切削液用量高达20-100L/min。而MQL技术只要使用得当，加工后的刀具、工件和切屑都是干燥的，避免了后期的处理，清洁和干净的切屑经过压缩还可以回收使用，完全不污染环境。（1）微量润滑(MQL)切削技术3.亚干切削加工技术切削液用量很少时，会在切削区域形成单分子润滑膜；随着切削液用量的增加，润滑薄膜厚度均匀增加，如图中A所示，随着切削液进一步增加，润滑膜形状如图中B所示，当切削液继续增加，将会填满工件表面波峰波谷（如图中C所示）。由此可知：当切削液厚度保持在A和C之间时，波峰顶端润滑膜厚度将保持不变，由于刀具与工件之间的摩擦发生在波峰顶端，所以切削液用量不影响摩擦系数的大小。当波峰顶端切削液薄膜被破坏时，波峰波谷的切削液将快速补充到波峰顶端；当切削液膜厚度小于厚度A时，切削液液体不易流动，波峰顶端的切削液薄膜一旦被破坏将得不到及时补充，摩擦系数会变大。当切削液厚度大于C时，摩擦系数将不是一个固定的常数值。因此，对加工区域进行润滑时，并非切削液用量越多越好。由此可知：MQL技术就是将微量切削液吸附在切削加工区域形成润滑薄膜，起到润滑作用。固体-切削液传热示意图温度曲线滞留层对流层固体温度℃滞留层对流层浇注式与MQL切削中切削液的分布浇注式MQL（3）润滑冷却效果明显，当冷却润滑液中的水分蒸发后，润滑成分就滞留在了工作区，在加工表面上形成润滑薄膜，同时也保持了机床的干燥。MQL实现方式一般是切削液在高压气体的作用下形成雾状的气雾混合体，经过收缩喷嘴以高速喷向加工区域，对加工区进行冷却和润滑。

对比传统的浇注方法，雾化冷却方法具有以下特点：（1）高速气流带着微小水珠很容易就渗透到加工面，有效地降低了摩擦和摩擦热，延长了刀具寿命；

（2）在降低摩擦的同时，使高精密加工成为可能，更容易实现工件的微米级精加工；实验研究：采用MQL技术高速铣削铝合金时，在油雾润滑状态下，刀具上的材料粘附很少，极大地提高了刀具的寿命。同样，在钢的切削试验中，MQL技术大大减小了切削力，减少了后刀面磨损，改善了已加工表面质量，避免了切削中的集中热应力，减小了毛刺重量和长度。MQL的优势更加体现在高速切削过程中，切削效果明显优于普通的浇注冷却方式。

MQL的实现中也会遇到一些问题:1）冷却方式的选择

MQL技术主要包括外部润滑冷却和内部润滑冷却两种方式。内部润滑方式比外部润滑方式更有效地对加工区进行润滑冷却，不过内部润滑时刀具的形状比较复杂，而外部润滑方式喷嘴的喷射方位也影响着润滑冷却的效果。因此如何选取正确的润滑冷却方式，对提高切削加工的质量和效率是很重要的。2）雾粒直径的控制

MQL要求每小时只消耗几十毫升的润滑液，所以就必须严格控制雾粒的直径大小。而且雾粒直径越小，润滑液就越容易进入到刀具的前后刀面处，冷却润滑的效果就越好。但要形成微米级微粒也是比较困难的，国内在这方面的成就还不是很多，但国外一些公司生产的MQL设备己经能够生成直径为几个微米的雾粒。所以如何形成毫、微米级气雾己经成为国内MQL技术研究的主要问题。4）润滑油的选择根据环保要求和下一代机床要求油品润滑性能好、使用寿命长的特点，MQL润滑应使用生物降解性能好、承载能力高、蒸发损失少、氧化稳定性优越的酯类润滑油。3）空气中油雾微粒含量的控制传统的冷却液浇注法与MQL所造成的空气中油雾微粒浓度是不同的。国外大学进行了MQL和浇注切削下产生的空气油雾微粒浓度对比实验，发现MQL冷却下空气中的油雾浓度要远大于传统浇注法。因此由于较高的油雾微粒生成量，使得采用MQL加工方法的机床上必须具有封闭、抽吸通风以及空气清新设施，给MQL加工带来了附加的成木。所以，控制加工中空气的油雾含量也是要解决的一个重要问题。1）高压水射流切割原理

自上世纪50年代起，人们开始研究一种独特的冷切割新工艺，利用高聚能水射流对材料的破坏作用来切割材料。但由于当时技术水平的限制，无法将水的能量提得很高，压力只在100MPa以下。到70年代，研制出了高压泵和增压器，其水压可达200MPa以上，目前水压可达1000MP以上。1971年，首台高压水射流切割机在美国问世，可切割多种非金属软材料。1983年，美国又发明磨料水射流切割机，其切割能力大幅度提高，可切割各种金属及非金属材料，从而有了新的突破。（2）高能束加工技术

水射流切割是将超高压水射流发生器与二维数控加工平台组合而成的一种平面切割机床。它将水流的压力提升到足够高（200MPa以上），使水流具有极大的动能，可以穿透化纤、木材、皮革、橡胶等，在高速水流中混合一定比例的磨料，则可以穿透几乎所有坚硬材料如陶瓷、石材、玻璃、金属、合金等。在二维数控加工平台的引导下，在材料的任意位置开始加工或结束加工，按设定的轨迹以适当的速度移动，实现任意图形的平面切割加工。2）水射流切割绿色加工方法的特点：a.因为是冷切割，对材料无热损伤，也无热变形。这对许多高性能或热敏感材料尤为可贵。它对被切材料无选择性，因而能做到一机多用。b.具有很强的切割力，可切断180mm厚的钢板、250mm厚的钛板、470层每层厚达65mm的石墨环氧树脂合成板、5m厚的石材或混凝土等。c.点能源切割，切割反力很小，只有十几公斤，便于全方位自由切割形状复杂的工件，便于自动控制，实现柔性加工。4.切口质量好且窄，最小切口宽只有0.075mm，公差可达(0.06-0.25)mm，粗糙度可达Ra7-20μm，表面平整光滑，不必二次修整，可节省材料和工时。7.可在水中或几百米深的水下切割。6.生产效率高，一套系统可配置多喷嘴同时作业，工件可一次达到尺寸要求。5.湿法切割，无粉尘、烟雾、火花、气味等，是清洁安全切割，劳动条件好，噪音≤90dB。

1.纯水型高压水射流切割纯水型切割因仅利用高速水射流的动能，故其切割加工能力较差，只能适用于切割质地较软的材料，比如橡胶、布匹、纸及玻璃纤维增强合成材料等。另外，也可用于木板、皮革、泡沫塑料、玻璃、毛织品、地毯、碳纤维织物以及其他层压材料的切割加工。

3）高压水射流切割的应用类型

加磨料型切割因在水中加入了特殊的磨料，水射流的冲击作用远大于纯水型切割，故其加工能力大大提高，尤其适用于切割硬质材料。加磨料型水射流不但能切割各种金属材料，特别是对热敏感性强的金属（如钛合金）、硬质合金以及表面堆焊有硬化层的零件、外包或内衬异种金属或非金属材料的钢制容器或管子等工件的切割特别有效，而且可以切割陶瓷、钢筋混凝土、花岗岩以及各种复合材料等。与纯水型切割相比，加磨料型切割作用于切割区的平均应力低，工件中残留的残余变形很小。

2.加磨料型高压水射流切割5）高压水射流切割机SXSL系列高压水射流切割机（泰州三星）

SXSL系列超高压发生器系统能把普通水增压至100-300MPa，然后通过一个直径约0.2mm的宝石喷嘴射出速度为900m/s左右的水箭，再加入少量的砂，此水箭可切割各种材料。

采用该系统的数控机床适用于绝大部分材料的任意图形的切割。例如对塑料、皮革、纸张、布匹、食品、木材、石棉、水泥制品、玻璃、化纤、陶瓷、铜板、防弹玻璃、合金材料、防弹材料、多种材料的复合体等材料的切割。

SXSL系列高压水射流切割机南京合展超高压水射流切割机合展超高压水射流切割机是将普通的水通过一个超高压加压器，将水加压至300Mpa至380Mpa，然后通过通道直径为0.3mm的水喷嘴产生一道约3倍音速的水射流，在计算机的控制下可方便的切割任意图形的软材料，如纸类、海绵、纤维等，若加入砂料增加其切割力，则几乎可以切割任意材料，尤其对玻璃加工特别适合。

南京合展超高压水射流切割机（3）高速加工1）根据主轴转速定义：

主轴转速高于6,000rpm为高速切削加工（ISO1940-1）；根据主轴最高转速(rpm)与轴承孔径(mm)的乘积值“DN”衡量：“DN”值为(5-2,000)×105为高速主轴。2）根据切削速度定义：相对与常规切削而言，用高出很多的切削速度对工件进行切削；通常把切削速度是常规切削速度的5～10倍的切削称为高速切削（有时也称为超高速切削）高速切削的速度范围与加工方法密切相关：如：在切削灰铸铁时，1000m/min以上才是高速车削，而400m/min就定义为高速钻削。高速钻削(HSD)：200～1100m/min；高速铣削(HSM)：300～6000m/min；高速车削(HST)：700～7000m/min；高速磨削(HSG)：150m/s以上。高速切削的优势1、高单位时间切除率，缩短制造时间；2、高加工表面质量，提高产品质量；3、低切削力，降低加工系统力变形；4、高激励频率，避免自激振动；5、切削热由切屑快速带走，减少工件热变形；6、减少后续工序，降低加工成本。3）高速切削技术的发展：

近年来，美、日、德、法、瑞士、意等国开发高速切削机床，并用于实际生产。

高速电机主轴60.000r/min进给速度24m/min用于模具制造的MIKROMAT高速铣床4）高速切削基理研究温度效应：切屑和前刀面之间的接触区域产生的高温会导致温度效应并降低工件材料变形的阻力，使剪切角增大；

突变滑移：应变硬化来不及发生，变形只发生在小范围内；

绝热剪切：热量限定在一个特定的滑移区，产生很小的熔化区；常规切削

的剪切角高速切削

的剪切角高温区前刀面刀具后刀面工件

剪切角随着切削速度的提高而逐渐提高在高速摩擦阶段，摩擦系数随着摩擦速度的提高逐渐下降高速切削的物理特征

5）高速切削的应用领域航空航天工业轻合金的加工：飞机上的零件通常采用“整体制造法”，其金属切除量相当大（一般在70％以上），采用高速切削可以大大缩短切削时间。模具制造业：型腔加工同样有很大的金属切除量，过去一直为电加工所垄断，其加工效率低。汽车工业：对技术变化较快的汽车零件，采用高速加工。（过去多用组合机加工，柔性差）。难加工材料的加工：Ni基高温合金和Ti合金。纤维增强复合材料加工。精密零件加工。薄壁易变形零件的加工。6）高速切削技术的发展

高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC控制系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件与软件技术均得到充分发展的基础之上综合而成的。因此，高速切削加工是一个复杂的系统工程，涉及机床、刀具、工件、加工工艺过程参数及切削机理等诸多方面。1.目标因素传统工艺规划的目标是降低生产成本（在生产中成本中约有70%-75%的费用是加工成本），提高加工质量，同时提高效率。绿色工艺规划的目标具有新的绿色性的特点，根据绿色制造的本质含义，绿色工艺规划除了考虑以上三个因素之外，还要实现对资源的优化利用和减少对环境的污染，同时改善车间环境，减少对人体安全与健康的危害。5.5绿色工艺规划

绿色工艺规划的目标因素一般可概括为六个，即时间（T）、质量（Q）、成本（C）、资源消耗（R）、生态环境影响（E）和人体安全与健康危害（H）。这六个目标因素是绿色制造决策目标在工艺过程中的具体体现，其含义如下。（1）时间（T）包括两方面含义：一是指产品加工时间，二是指生产效率。在此主要强调第一方面的含义，即工艺规划对零件或产品工艺过程时间的影响，如机械加工中的切削时间、辅助时间（找正、刀具更换等）、准终时间（准备、终结）以及车间中的生产任务调度时间等。不考虑产品其他生命阶段的时间，如产品的设计时间等（2）质量（Q）主要考虑制造加工质量，如尺寸精度、表面粗糙度、位置精度等等，不考虑那些与工艺无关的产品性能，如产品的功能。（3）成本（C）主要包括材料成本（原材料、辅助材料等）、能源成本、设施和设备折旧成本、工艺管理成本等等。（4）资源消耗（R）指工艺过程中平均加工单个合格件所消耗的能量、原材料、辅助材料（刀具、切削液）以及对设备资源的磨损等等。不考虑产品使用中的能耗和物料消耗。（5）生态环境影响（E）生产过程中产生的废气、废液、固体废弃物、噪声、辐射等所造成的大气污染，水体污染，固体废弃物污染，光、电、磁辐射污染、噪声污染等。（6）人体安全与健康危害（H）指生产过程的各个环节可能对人体健康造成的损害，如生产过程中产生的噪声过大，各种辐射、致癌物质等和各个环节因故障等原因产生的对人体或人们生活环境的不安全性。2.决策目标体系绿色工艺规划问题实质上就是一系列决策问题，根据决策论中的有关方法，对一个问题的决策往往由问题的分析、决策模型的建立、决策分析、综合评价和决策等步骤组成。在这复杂的过程中，正确适用的决策模型的建立和在此基础上的决策分析，是实现正确决策的关键，也是提供决策可靠性的一个重要途径。

要建立绿色工艺规划的决策模型，需首先确定其决策目标。根据前面分析可知，绿色工艺规划的决策目标包括时间、质量、成本、资源消耗、生态环境影响、人体安全与健康危害六个。其中资源消耗、生态环境影响和人体安全与健康危害体现了生产过程的社会效益目标。这六个决策目标之间存在着密切的联系，共同构成绿色工艺规划的决策目标体系，其中，中间的多边形表示六个决策目标的协调优化，这是绿色工艺规划的最终目标，而多边形内部的线表示六个决策目标之间的相互关系。

绿色工艺规划的决策目标体系

上图中各个目标变量旁边的箭头表示所追求的目标变量的变化方向，即时间越小越好，质量越高越好，成本越低越好，资源消耗越少越好，生态环境影响越小越好，人体安全与健康危害越小越好。绿色工艺规划的任何一个决策问题都与上诉六个决策目标变量中的某些或全部有关，绿色工艺规划的最终目标是实现这些决策目标变量的协调最优化。上图中各决策目标及其子目标具有一般性。对于绿色工艺规划中（如下图所示）的某一具体决策问题，如工艺路线规划、工艺要素规划中，某一具体工艺要素的优化问题、工艺参数优化问题等，应根据实际情况加以分析，对上诉目标或子目标进行修改或增删操作，以符合所决策问题的特殊要求。通常用模糊数学法进行评价。1．绿色产品的定义：

绿色产品是20世纪80年代后期世界各国为适应全球环保战略，进行产业结构调整的产物。绿色产品(Greenproduct)，或称为环境协调产品，其定义还处在不断探讨与完善之中，目前尚无公认的权威定义，但绿色产品必须符合以下几方面的要求：

5.6绿色产品的包装、使用和利用5.6.1绿色产品的包装、营销、标志

绿色产品可以简言之：采用绿色材料，通过绿色设计、绿色制造、绿色包装而生产的一种节能、降耗、减污的环境友好型产品。1）在其生命周期全程中，符合特定的环境保护要求，对人体无害，对环境无影响或影响极小。2）产品结构尽量简单而不降低功能，消耗原材料尽量少而不影响寿命，制造使用过程中消耗能源要尽量少而不影响其效率。3）在其使用寿命完结时，其零部件或者能翻新、回收、重用，或能安全地处理掉。2．绿色产品的特点：

绿色产品是环境友好型产品，这是绿色产品区别于一般产品的重要特征。通常用“绿色程度”来表明这种友好性的程度，绿色产品的“绿色程度”体现在产品的生命周期全过程，而不是产品的某一局部或某一阶段。绿色产品的生命周期与普通产品的生命周期含义不同。绿色产品的生命周期是从“摇篮到再现”的过程，它是对普通产品生命周期的扩展，即绿色产品的生命周期除设计、制造、使用外，还应包括废弃(或淘汰)产品的回收、重用及处理处置阶段。它是包括产品生命周期各个阶段的闭环系统。

5）废弃淘汰绿色产品的回收和重用及处理处置过程。

绿色产品生命周期包括以下五个过程：

1）绿色产品规划及设计开发过程；

2）绿色产品制造与生产过程；

3）绿色产品使用过程；

4）绿色产品维护与服务过程；

为实现环境的友好性，企业在生产过程中应选用绿色材料，采用绿色制造工艺过程；用户在使用产品时不产生环境污染或只有微小的污染：报废淘汰产品在回收处理过程中产生的废弃物很少，且不产生二次污染。3.绿色产品包装的概念及特点

绿色包装是指采用对环境和人体无污染，可回收重用或可再生的包装材料及其制品的包装。绿色包装具有以下特点：（1）材料最省，废弃物最少，节省资源和能源即绿色包装在满足保护、方便、销售、提供信息功能的条件下，应是使用材料最少而又文明的适度包装。（2）易于回收利用和再循环产品包装及其包装制品的多次重复使用或利用回收废弃物生产再生制品，焚烧利用热能，避免肥化改善土壤等，达到再利用的目的，既不污染环境，又可充分利用资源。（3）包装材料对人体和生物系统应无毒无害这主要是要求包装所用材料中不含有有毒性的元素、卤素、重金属，或将其含量应控制在有关标准以下。（5）包装产品在其生命周期全程中均不应产生环境污染，即包装产品从原材料采集、材料加工、产品制造、使用、废弃物回收再生等均不产生环境污染。包装废弃物燃烧产生新能源时也不产生二次污染。

绿色包装是绿色产品的关键环节之一。大力发展绿色产品是商品经济发展的基本要求，绿色产品离不开绿色包装，没有绿色包装就没有绿色产品，绿色产品不采用绿色包装就不能称为绿色产品。

（4）包装材料可自行降解并降解周期短。为了不形成永久垃圾，不可回收利用的包装废弃物要能分解腐化，进而达到改善土壤的目的。能降解还必须有短的降解周期，以免形成永久垃圾。

4.绿色产品的营销及标志（1）绿色产品的营销

绿色营销，它体现在企业营销活动的“绿色化”策略中。绿色产品的核心是给人们更多的更远的利益或价值。4）

开展绿色产品经营1）

开发研制绿色产品2）

推行绿色生产3）

设计绿色品牌

人们的绿色需求为企业开发研制绿色产品奠定了基础，绿色信息为企业开发研制绿色产品提供了依据。绿色产品是绿色营销的基础和关键。绿色产品的研发是将绿色理念系统地融入到产品的研发过程中，其重点抓好核心产品的绿色设计和绿色包装设计。产品的绿色设计即以环境和资源保护为核心，以产品销售地市场的最新环境标志制度和最新国际标志制度为依据的产品设计。这种设计实际要求生产过程少用资源和能源，尽量不污染环境；产品使用过程中不污染环境，耗能低，而且用后便于拆卸、回收和翻新等。1）开发研制绿色产品

绿色包装的设计：包装上的绿色含量大有文章可作，目前市场上流行的包装方式和包装材料，往往造成资源的大量浪费和环境的严重污染，如塑料袋、易拉罐等，需要100年以上的时间才能分解。为了节约资源，绿色产品的包装设计要尽可能短、小、轻、薄。一方面开展和使用无公害性包装材料；另一方面要研制和生产经济性的绿色包装。绿色包装是绿色产品设计的一个重要环节，应尽量降低包装及其残余物对环境的影响，符合“可再循环”“可生物分解”的要求。困扰多年的铁路沿线的“白色污染”被一次性降解饭盒所解决就是一个成功的典范。美国宝洁公司再生纸包装代替塑料包装，也是一个成功的范例。

2）推行绿色生产

绿色生产是企业发展的必由之路。在人类社会整个经济活动中，生产与消费是两个密不可分的环节。只有在生产环节上实现绿色化，才能彻底杜绝工业生产对环境造成的侵害，保护我们生存环境中的碧水蓝天。绿色生产是企业生产过程的要求。随着人类社会的进步和文明程度的提高，企业的无公害生产日益成为现代社会的主流，这不仅体现出了企业良好的社会责任感，更实现了企业生产中“人性化”的一面，真正实现了“科技以人为本”的生产理念。

绿色产品的生产过程要求：首先，选择绿色资源，如太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生资源，尽量减少非再生资源的消耗，着重使用无公害、养护型的新能源、新材料，采用新技术、新设备，节约能源及资源，提高资源的综合利用率；加速以清洁利用矿物质燃烧和节能为重点的技术改造；开展原材料的循环套用和回收利用，综合利用边角下料和废旧物质；强化对原材料、设备、燃料等物质的储运管理和生产过程的管理，防止物料的流失和泄露；对工业“三废”进行全面综合治理。其次，清洁的生产过程，减少生产过程的各种危险因素，使用少废、无废的工艺，简便、可靠的操作和控制。3）设计绿色品牌

消费者对目前的绿色产品的概念认识模糊，因为绿色产品与一般产品有什么不同，会给消费者带来什么利益，并不十分清楚，很难判断某一商品是否为绿色产品。在购买时，往往只根据企业的名称，产品的品牌是否出名，是否为绿色品牌等来判断产品是否为绿色产品。因此，企业必须在品牌设计上突出鲜明的绿色特征，以便于消费者识别与选购。4）开展绿色产品经营

设计生产出符合消费者需求，满足环境保护标准的绿色产品是企业生存和发展的先决条件。成功的绿色产品经营是一个必备的环节。给消费者提供一个清新、愉悦的购物场所，使之获得生理满足的同时，也获得心理满足，是绿色产品经营的重要内容。其基本要求是：科学合理地进行摆布陈列。只有科学合理地进行摆布陈列，才能在充分利用货架的同时，达到商品安全陈列的目的。否则，随意地进行陈列摆布，就有可能使某些商品的质量遭到破坏，甚至完全丧失使用价值。例如，将食品和化妆品同台经营，汽油与服装相临摆放，都可能带来不良后果。目前不少商场都增加了饮食经营项目，由于入口商品对环境的依赖程度更高，对卫生标准的要求更严，就更应重视不同经营项目及商品之间的科学摆布陈列问题，不然会引发严重事故。

综上所述，绿色营销是一种新型的营销方式，它与传统的营销模式不同，除了包括传统的营销因素以外，还应涉及自然环境和社会利益。我们要把环境管理作为市场营销管理的一项重要任务来对待，用长远的眼光来看待环境投资与企业的关系，树立企业重视社会公益的良好形象。理顺企业当前利益与长远利益，企业局部利益与社会整体利益和生态利益的关系，树立企业长远发展和与自然环境协调发展的观念。（2）绿色产品的标志

近年来，除了人们早己熟知的各种生产厂家商标、产品注册商标外，又增加了一种新的标志——绿色标志。绿色标志，又称“环境标志”、“生态标志”、“蓝色天使”等，它是一种产品的证明性商标，受法律保护，是经过严格检查、检测、综合评定，并经国家专门委员会批准使用的标志。实施绿色标志，为公众参与环境保护提供了一个良好的方式，扩大了环境保护在公众中的影响，拉近了环境与人们日常生活之间的距离，无形中提高了环境保护在人们心目中的地位，增强了公众环境保护意识。

我国于1993年5月成立了“中国环境标志产品认证委员会”并实行绿色标志认证制度。虽然绿色标志认证在我国起步较晚，但发展较快。1993年8月原国家环保局正式颁布了中国的绿色标志（环境标志）图形。

各国的绿色标志(环境标志)中国主要环境标志RoHS指令RoHS是由欧盟立法制定的一项强制性标准，它的全称是《关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令》

再制造是将废旧产品制造成“如新产品一样好”的再循环过程。再制造（Remanufacturing）已经逐渐成为一个国际标准的再制造的学术名词，用这个单词来描述将废旧的但还可再用的产品恢复到如新品一样状态的工艺过程。再制造在许多方面具有重要的价值，在对现代产品生命周期的研究中，再制造吸引了无数的眼球，它能够给不同参与者带来各自所需要的利益，从而激发他们的兴趣和广泛参与。1.什么是再制造5.6.2绿色产品的再制造

产品可重新利用环境检查、再设计再制造地球供使用的产品废旧物成品加工原料加工成型的零部件装配修复回收利用（2）再制造五步骤：

再制造过程主要是指发生在再制造工厂环境中的工业过程，通过这个过程，再制造商能够获得大量的利润。再制造过程需要遵循一定的质量标准和经济原则，一般有下列5个步骤：

再制造的5个关键步骤1产品全部进行拆解

2所有零件进行彻底清洗

3对零件进行检测分类

4失败零件的再制造加工或替换

5产品的再装配

质量保证最终检测1）拆解

将废旧产品完全拆解成单个的零件，这是将其再制造到新品质量的首要步骤。当然，只有当废旧产品零件间的连接可以进行无损拆解不破坏连接件中的任何一个零件时，才能够完整地拆解到单个零件的水平。但电动绕组的环氧密封、点焊以及通过加压、变形、锻造等方法实现的连接形式，就无法进行完整的无损拆解，拆解当中必然要破坏一些零件。令人欣慰的是，大多数产品的机械设计都已经考虑产品的可拆解性，都考虑要让产品的主要连接件可以进行无损拆解。

经过对汽车的发动机完全拆解过程中534个单独连接件拆解情况进行的分析，可以得到下面的结果：

仅有8个连接件（低于2%）是靠模压或铆接法进行连接的，大部分连接采用了容易拆解的连接件。即使没有采用这类连接件。大多也能简单地将两个部分分离开来。例如，将活塞推出活塞孔的拆解方式。

为了能够更合理地完成废旧产品的拆解，还需要在这个过程中广泛应用电动工具及其他的机械设备，以辅助完成拆解的过程。

电动工具拆解离合器汽车零部件的机械化拆解——原理汽车零部件的机械化拆解——实践应用

我们必须认识到这个事实，拆解不单是装配的逆向操作过程。因为通过胶粘、铆接、模压、焊接等连接方式形成的连接件是很实现其逆向操作过程的，如果要对其进行拆解，必然要破坏原来的连接件。

拆解过程中还需要对那些明显不能进行再制造加工利用的零件进行及时的鉴别和剔除，如废旧产品中断裂的外壳、烧坏的线圈等，都不可用于再制造，需要及时地予以清除。需要辨别剔除零件还包括所有的不能再利用的基础件，如垫圈、铆钉等。拆解要比装配更加困难，因为废旧产品中往往有灰尘、锈蚀和油污，这些因素都可能导致拆解速度降低。因此，为了提高拆解效率，人们不断地研究探索机械化、自动化的新拆解途径。最近几年，一些利用工业机器人来进行拆解操作的实验也在记性当中。工业机器人拆解电话机

采用机器人进行拆解操作的实验结果表明，工业机器人在技术上更有利于对螺丝连接类型产品的拆解，如电话、发动机或者变速箱的拆解等。然而，这些采用机器人进行自动拆解的方法往往会受到经济性和待拆解产品数量的限制，因为机器人操作一般针对的是大批量产品。多数再制造拆解车间都是小批量拆解。而且机器人拆解也将导致拆解费用过高，因为在拆解过程中需要不断地停工，以便重新调整安放机械设备、工具、夹具和固定器等装备。另外在采用机器人拆解中，也会由于产品螺钉损坏或者因非原装的标准螺纹等原因而导致技术性停工。因此，适当的再制造拆解是现在、也是将来比较适合的拆解解决方案。随着科学技术的进步，今天拆解操作中所面临的难题也会相应得到解决，特别是面向拆解的产品设计将能够显著地提高产品的可拆解能力。２）清洗

清洗不仅仅是洗掉废旧产品零件表面的灰尘，也包括去掉零件表面的油脂、油渍、锈蚀以及表面的油漆图层等。根据清洗的不同目的和清洗的任务复杂程度等，在清洗过程中常常需要或者同时应用多种清洗方法。通常采用的清洗方法包括汽油清洗、热水喷洗或者蒸汽清洗、化学清洗剂喷射清洗或者化学净化浴、超声波清洗、喷砂、钢刷刷洗、高温炉清洗以及其他的清洗方法。

以前，清洗这一步骤是污染的主要来源。随着再制造商对更新、更有效清洗技术的大量研究和广泛应用感，清洗操作过程对外界的污染也不断下降，它们正变得越来越环保。清洗前后的离合器摩擦片

如果对清洗技术发展趋势进行预测，我们就必须注意到4个因素对清洗效果的影响。清洗工艺的4个影响因素分别是：1）化学作用（如清洁剂）2）温度影响（如加热）4）工艺时间（如清洗处理的持续时间）3）机械方法（如水流冲洗）

与拆解步骤一样，清洗过程也不可能直接从普通的制造过程借鉴应验，这就需要再制造商和再制造设备供应商们研究新的技术