博鰲亞洲論壇2010年年會的主題為:“綠色復蘇:亞洲可持續發展的現實選擇”。論壇探討了綠色增長時代的企業經營戰略與實踐、經濟轉型中的資本市場定位、低碳能源;提出了如何走出一條具有亞洲特色的“綠色復蘇”之路;實現經濟、社會與環境的協調發展,已經成為亞洲乃至全球發展必須要做出的現實抉擇。“綠色制造”理念再一次引起國際上的廣泛重視。
我國制造業大都建立在大量耗用原材料、能源、初級勞動力,以及大量進口發達國家的知識技術產權、犧牲環保及生態資源的基礎之上的,從很多角度看都是不健康的,是違背可持續發展目標的。綠色制造概念的提出就是要求在產品設計、制造和使用過程中,減少材料投入和能源消耗量,提高資源利用率,最大限度的減少環境污染。綠色制造主要是綜合考慮環境影響和資源效率問題,其目標是使產品從設計、制造、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,資源消耗盡可能少,對環境的負影響盡可能小。綠色制造作為現代制造業中一項新的課題,已經引起制造業方面學者和專家的關注和研究,并成為世界各國尤其是發達國家研究的熱點,制造業將面臨改變傳統制造模式,實現綠色制造的新局面。
談論綠色制造,首先應當談裝備制造業的綠色制造。金屬切削機床是裝備制造業中典型產品,無論從產品還是到工藝,都關聯著綠色制造的大概念。當前,我國機床行業正處在一個非常好的發展時期,國民經濟的持續平穩較快發展,為機床行業的快速健康發展創造了十分有利的宏觀環境。拉削機床屬于金屬切削機床中的一類,高速拉床及高速拉削工藝的引用是在拉削工藝發展上的一項重大突破,推動了拉床系統的發展。拉削工藝是切削加工的重要組成部分,它是一種高精度、高效率、可迅速實現高復雜程度成型的機械加工方法,其拉削方式包括內式拉削、外式拉削、單刀拉削、組合式拉削、多工位側式拉削等,適用于各種機械部件的盤、內孔鍵槽、花鍵槽異形內孔及螺旋形花鍵槽等幾何形狀及特定工件外表面的精加工,廣泛適用于工程機械、汽車、摩托車、農機、紡機、電動工具、電動機、齒輪、鏈輪等異性傳動件和基礎件的生產制造行業。在航空制造業中,同樣也普遍被用來加工盤類零件的榫槽和葉片的榫頭拉削加工。可見,在機械制造業中拉削加工技術得到越來越廣泛的應用。
拉削加工是用各種不同的拉刀在相應的拉床上切削出各種內、外幾何表面的一種加工方式。傳統的拉削工藝是在液壓傳動的臥式內拉床或立式拉床上以較低的切削速度實現的。拉削方式可以分為三大類:分層拉削方式、分塊拉削方式和綜合拉削方式。拉削主要應用于成批、大量生產的場合。拉削加工各種形狀的通孔、平面及成形表面等。隨著科學技術的發展,如何穩定地保證拉削質量、如何實現高效率的拉削、如何有效地延長復雜而昂貴的拉刀的使用壽命,是研究拉削加工的重要課題。隨著制造技術的發展,拉削工藝進入了以發展高速切削、開發新的切削工藝和加工方法、提供成套技術為特征的發展新階段。高速拉削加工的生產率較高,被加工表面在一次走刀中成形。拉削的加工精度可達IT8~IT7,表面粗糙度值可達Ra3.2~0.4μm。由于拉削速度小,切削溫度低,刀具磨損慢,符合綠色制造的環保新理念。
切削加工是制造技術的主要基礎工藝,切削加工是制造技術的主要基礎工藝,諸如高速切削是切削加工的發展方向已成為切削加工的主流,它的發展和推廣應用將帶動整體制造業水平、效益、環境友好性的進步與提高。而在現代切削加工工藝中,刀具是切削加工中保證加工質量、提高生產效率的一個重要因素;同時也影響著切削加工過程中的能量消耗、切削液的使用、生產的安全性,即影響切削加工的綠色性。拉刀是一種多齒刀具,拉削時由于拉刀的后一個(或一組)刀齒高出前一個(或一組)刀齒,從而能夠一層層地從工件上切下金屬,以獲得較高精度和較好的表面質量。環保型的高性能刀具材料(含表面涂層材料)、刀具制造工藝技術、刀具安全技術及刀具使用技術的發展,大大改善了切削加工性能,使得高速切削、干式切削等綠色切削加工技術得以實現。從而使傳統切削加工的加工質量、切削效率、加工成本、能耗以及切削液的使用等得到了改善,有利于實現綠色制造。
以山東昌邑立輝拉床有限公司開發研制新一代數控立式拉削機床為例,就是引入綠色制造理念,在傳統拉削機床的結構形式及傳動配置等方面應用新技術來實現綠色制造的機床產品。拉床的重要功能部件是差速裝置,傳統的差速裝置壓力損耗較大,受到流量的限制,主油路的壓力高,換向沖擊大,油溫過高。因此,一方面在該產品上應用了自主設計的專利產品拉床用差速閥,也就是在液壓缸與換向閥之間設置了一個差速閥,當向液壓缸的無桿腔通入高壓油時可提高液壓缸活塞的移動速度,該差速閥采用缸后差速方式,流量大,壓力降小,可以提高回程速度,實現快速回程,大大縮短回程時間,明顯提高拉床工作效率;另一方面,采用手動換向閥,并在手動換向閥與滑座之間設置了一個機械式操縱裝置,當滑座移動到相應位置時該操縱裝置可帶動手動換向閥的閥桿移動,實現液壓缸的自動換向。同時,還具有以小的作用力取代傳統液壓缸大的作用力的功能,大大降低了動力的消耗,節省了動力能源。并且,由于結構的特殊性,有效地降低了液壓油溫的升高,避免了換向沖擊大,油溫過高等弊端。另外,與電磁換向閥和行程開關組成的換向裝置相比,它具有使用可靠,調整方便,結構簡單,成本低廉的優勢。在動力頭設計和刀具選配上也綜合考慮了拉削過程的優化以最高生產率和最低單件成本等綠色概念,實現了干式拉削的功能。機床導軌采用采用直線滾動導軌替代普通導軌。運動系統采用滾動導軌形式,運動靈活,動、靜摩擦因數基本相同,起動阻力小,而不易產生爬行;同時,滾動導軌剛度高,精度高,可以采用脂潤滑,潤滑方便,一次填裝,長期使用等特點;主要零件采用模塊化設計,通用化系數高,提高了互換性要求,可修復再用。
新型拉削機床的加工模式正是一種在保證產品的功能、質量、成本的前提下,綜合考慮環境影響和資源效率因素的綠色制造模式。拉削加工使產品在整個生命周期中對環境污染最小;在節約資源和能源方面,使資源利用率最高,能源消耗最低;在采用回收再生與復用技術方面使資源、能源和物料實現可再生循環。
綠色制造是新時期制造業重要的發展方向,也是我國經濟建設可持續發展的重要因素。目前我國綠色制造業的研究尚處在起步階段,還需要在組織、標準、實施中規范化,要使制造企業認識到,綠色制造不僅是一個社會效益顯著的行為,也是取得經濟效益的有效手段。要積極培養和引進綠色制造方面的人才,加強同國外綠色制造方面的專家進行交流,吸收先進的綠色制造技術,鼓勵并推進綠色制造技術的研究和開發應用,隨著科學技術的發展,綠色制造技術已成為制造業先進技術的重要標志。
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本文標題:拉削技術與綠色制造