1 绿色刀具的基本特征

1. 最大限度地节约能源：绿色刀具在其生命周期的各个阶段所消耗的能源应最少，使能源得到最有效的利用。
2. 最大限度地利用材料资源：绿色刀具应尽可能减少材料的使用量和使用材料的种类(少用或不用稀有材料及有毒、有害材料)，这就要求设计刀具时应在满足“切削”要求的前提下，尽量简化刀具结构，合理使用材料，并可最大限度地实现刀具材料的再利用。
3. 最大限度地减少污染、保护环境：绿色刀具从开发设计、生产制造到使用维护乃至报废后回收处理的各个过程中均应对环境无负面影响或污染甚小。

2 绿色刀具生命周期设计体系

3 绿色刀具的设计要点

1. 绿色刀具技术设计的基本要求
   目前，绿色切削技术以干式切削和高速切削为主。对绿色刀具进行技术设计时，应满足以下基本要求：

   1. 为适应干式切削、高速切削对刀具切削性能的要求，绿色刀具材料应具有高强度、高硬度和良好的耐热性、耐冲击韧性等机械物理性能。现有的一些刀具材料如陶瓷、CBN、高性能硬质合金等均具有较好的耐热性、耐磨性等，可用于绿色刀具的制造。
   2. 干式切削、高速切削会显著提高切削区温度，增大刀具与切屑之间的摩擦阻力，容易产生积屑瘤，加剧刀具磨损。为改善刀具切削刃的耐高温、耐磨损性能，可对刀具表面进行适当的涂层处理(如涂覆TiN、TiC、Al₂O₃等涂层)，以起到减小切削力和切削功率、减小刀具与切屑的摩擦阻力、阻隔切削热、减小刀具磨损、延长刀具寿命的作用。
   3. 排屑和散热是干式切削、高速切削中需要解决的重要工艺课题。为提高加工质量、延长刀具寿命，应对绿色刀具的排屑槽结构进行优化设计，以保证排屑流畅、散热迅速。
2. 绿色刀具几何参数的设计特点
   1. 干式切削刀具
      干式切削时，由于刀具与切屑接触部位温度过高，因此刀具的磨损机制通常以月牙洼磨损为主。一般情况下，干式切削刀具应具有较大的前角，但增大前角会降低刀尖强度，为此可设置合适的负倒棱，使切削刃对切削力和切削高温具有足够的承受能力，同时又可减轻切削冲击和因月牙洼扩展造成的不利影响，使切削刃在较长切削时间内保持足够强度。此外，适当加大刀尖前角、后角及刃倾角，可缩短刀具与加工表面的接触长度，有利于减轻后刀面磨损，延长刀具使用寿命。
   2. 高速切削刀具
      高速切削具有切削力小、散热迅速、加工过程稳定等优点。与普通切削刀具相比，高速切削刀具前角较小(约小10°)、后角较大(约大5° ～ 8°)。为防止刀尖处发生热磨损，可在主、副切削刃的连接处采取刀尖修圆或倒角的方法，通过加大刀尖角、增加刀尖附近的切削刃长度和刀具材料体积，提高刀具刚性和减小刀刃破损概率。此外，对于高速回转刀具(包括刀柄和刀具旋转总成)还应进行精密的动平衡校验，以保证加工质量和加工安全，延长刀具寿命，提高切削效率。

4 结语