綠色制造是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，其基本宗旨是：使產品從設計、制造、使用到報廢處理的整個生命周期中資源利用率最高、廢棄物最少、對環(huán)境的負面影響最小。切削加工在制造業(yè)中占有重要地位，它在為人類社會創(chuàng)造財富的同時，也在大量消耗有限的自然資源，并造成環(huán)境污染。作為切削加工不可缺少要素之一的切削刀具，在其制造和使用過程中同樣存在資源利用和環(huán)境保護等問題。為此，人們提出了綠色刀具的概念，并將其應用于切削刀具的設計、制造與使用。
　　1綠色刀具的基本特征
　　根據綠色制造“節(jié)約能源、利用資源、減少污染，有利于環(huán)境保護”的指導思想，綠色刀具應具備以下特征：
　　最大限度地節(jié)約能源：綠色刀具在其生命周期的各個階段所消耗的能源應最少，使能源得到最有效的利用。最大限度地利用材料資源：綠色刀具應盡可能減少材料的使用量和使用材料的種類(少用或不用稀有材料及有毒、有害材料)，這就要求設計刀具時應在滿足“切削”要求的前提下，盡量簡化刀具結構，合理使用材料，并可最大限度地實現刀具材料的再利用。最大限度地減少污染、保護環(huán)境：綠色刀具從開發(fā)設計、生產制造到使用維護乃至報廢后回收處理的各個過程中均應對環(huán)境無負面影響或污染甚小。
　　2綠色刀具生命周期設計體系
　　切削刀具的綠色設計與傳統(tǒng)設計方法不同。綠色設計包括概念設計、技術設計、生產制造與工藝、使用與維護、報廢后的回收、重用及處理全過程的“綠色化”，即對綠色刀具進行生命周期設計。綠色設計的重點是在設計過程中綜合考慮刀具(產品)對工藝環(huán)境產生的負面影響，并將其控制在最小范圍內或予以完全消除。
　　綠色刀具生命周期設計體系
　　該體系模型由四個層次組成。第一層為目標層，以設計出“利用資源、節(jié)約能源、減少污染和保護環(huán)境”的綠色刀具為目標；第二層為內容層，包括綠色刀具的技術結構設計、綠色材料選擇、資源能源利用和生態(tài)環(huán)境保護四部分；第三層為過程層，即實現綠色設計內容應考慮的開發(fā)設計、生產制造、使用維護和回收處理等主要階段；第四層為因素層，即綠色設計過程中應考慮的主要因素，包括材料、能源、成本、效率、安全、加工質量、使用壽命、環(huán)境影響等。
　　3綠色刀具的設計要點
　　綠色刀具技術設計的基本要求
　　目前，綠色切削技術以干式切削和高速切削為主。對綠色刀具進行技術設計時，應滿足以下基本要求：為適應干式切削、高速切削對刀具切削性能的要求，綠色刀具材料應具有高強度、高硬度和良好的耐熱性、耐沖擊韌性等機械物理性能。現有的一些刀具材料如陶瓷、CBN、高性能硬質合金等均具有較好的耐熱性、耐磨性等，可用于綠色刀具的制造。干式切削、高速切削會顯著提高切削區(qū)溫度，增大刀具與切屑之間的摩擦阻力，輕易產生積屑瘤，加劇刀具磨損。為改善刀具切削刃的耐高溫、耐磨損性能，可對刀具表面進行適當的涂層處理(如涂覆TiN、TiC、Al2O3等涂層)，以起到減小切削力和切削功率、減小刀具與切屑的摩擦阻力、阻隔切削熱、減小刀具磨損、延長刀具壽命的作用。排屑和散熱是干式切削、高速切削中需要解決的重要工藝課題。為提高加工質量、延長刀具壽命，應對綠色刀具的排屑槽結構進行優(yōu)化設計，以保證排屑流暢、散熱迅速。
　　綠色刀具幾何參數的設計特點干式切削刀具
　　干式切削時，由于刀具與切屑接觸部位溫度過高，因此刀具的磨損機制通常以月牙洼磨損為主。一般情況下，干式切削刀具應具有較大的前角，但增大前角會降低刀尖強度，為此可設置合適的負倒棱，使切削刃對切削力和切削高溫具有足夠的承受能力，同時又可減輕切削沖擊和因月牙洼擴展造成的不利影響，使切削刃在較長切削時間內保持足夠強度。此外，適當加大刀尖前角、后角及刃傾角，可縮短刀具與加工表面的接觸長度，有利于減輕后刀面磨損，延長刀具使用壽命。高速切削刀具
　　高速切削具有切削力小、散熱迅速、加工過程穩(wěn)定等優(yōu)點。與普通切削刀具相比，高速切削刀具前角較小(約小10°)、后角較大(約大5°～8°)。為防止刀尖處發(fā)生熱磨損，可在主、副切削刃的連接處采取刀尖修圓或倒角的方法，通過加大刀尖角、增加刀尖四周的切削刃長度和刀具材料體積，提高刀具剛性和減小刀刃破損概率。此外，對于高速回轉刀具(包括刀柄和刀具旋轉總成)還應進行精密的動平衡校驗，以保證加工質量和加工安全，延長刀具壽命，提高切削效率。
　　綠色切削技術的發(fā)展趨勢表明，干式切削與高速切削的有機結合將獲得生產效率高、加工質量好、環(huán)境污染小等多重效益。
　　4結語
　　為實現綠色刀具生命周期設計的總體目標，應從刀具的概念設計起就以“綠色化”為主線貫串整個設計全過程，包括在生產制造過程中選用綠色材料、采用綠色制造技術與工藝，用戶在使用中應用綠色切削技術，不產生環(huán)境污染或將污染減小到最低限度，在回收、處理報廢淘汰刀具的過程中運用綠色處理技術，盡量減少廢棄物且不產生二次污染，從而實現刀具整個生命周期的“綠色化”。