然而，作为主要辅助加工手段的冷却与润滑技术的发展相对于刀具与机床的进步却显得相对滞后，现代工业生产中仍然在使用严重污染环境、损害工作人员健康并且效能并不高的大流量冷却液。这种传统冷却液往往带有毒性，如果随意排放，会对环境造成严重的污染。操作人员在操作机床的过程中，裸露在外的皮肤不可避免的会接触到飞溅的冷却液液滴，或是吸入气化的冷却液蒸汽，研究表明，这将大大提高操作人员的癌症发病率。在传统观念中，想要获得更高的表面加工质量就必须提高切削速度，提高切削速度意着更高的切削温度，为此就必须使用更多的切削液。然而，这些切削液却起不到预想中的效果，美国密西根工艺大学的研究发现，当切削速度超过130m/min的时候，就会出现冷却液反而加重了刀具磨损并且降低了加工质量的现象。这是由于冷却液液滴拥有较大的自重，在切削速度较高时，由于离心力的作用，很难到刀具与工件接触位置，无法有效的带走热量，从而导致冷却不连续且不均匀，这将会引起切削区温度的不规则升降，形成热冲击，加剧工件与刀具的损耗。

由于传统冷却润滑手段存在种种缺陷，无法达到现代工业生产所需的要求，因此，研究一种新型有效且对环境友好的冷却润滑手段也就势在必行，为此，国内外研究人员进行了大量的研究，相继出现了微量润滑技术、冷风切削技术、空气射流技术和水蒸气冷却润滑技术等新技术。着一系列新型技术因为其具有对环境污染较小的特点而统称为绿色加工技术。

为了实现对绿色切削技术的推广，必须制定出适合绿色加工需要的新加工工艺规范，这就需要对加工过程中材料内应力、剪切变形以及切削温度等内容进行研究和分析，而采用数值模拟的方式获取这些参数不失为一种经济有效的手段。这一过程中，常会用到Deform-3D这一软件，这是一款涵盖了建模、热传递以及成形设备的有限元仿真分析软件，可以对复杂的三维对象进行有效的处理，具有较高的精确性和可靠性，是世界上应用最广的有限元仿真分析软件之一，也是本次课题所需使用的软件。

1.2 绿色加工技术的研究现状

1.2.1 干式切削技术

干式切削技术是一种完全不采用切削液的切削方式，在切削速度较高、切削深度较小的条件下进行，通过切屑带走切削产生的热量，是一种绿色加工技术，硬态切削技术是其代表。硬态切削技术可以对传统工艺中必须使用磨削的高硬度材料进行加工，成本较为低廉，造成的污染也比较小。

该项技术对于机床和刀具有着极高的要求，这在过去是难以想象的。由于切削过程中没有润滑剂参与冷却和润滑，刀具易发生磨损，从而导致切削力的急剧上升。同时，由于切削热的累积，金属在高温作用下会产生软化效应，这将导致零件精度和表面质量的下降。

为了达到与有切削液一样的加工效果，干式切削对刀具的性能要求较高，并且需要负倒棱来保护刃口。同时，机床必须具有较高的刚性和功率，以及防尘和散热性能。由于不采用切削液，刀具与工件间的摩擦会不断加大，在短时间内形成巨大的切削热，为了避免损坏机床和刀具以及保证表面质量和加工效率，切削参数的设置与传统切削方式有着很大的不同，对干式切削参数优化的研究应该从刀具和所需材料的特点进行。

1.2.2 微量润滑技术

微量润滑技术又称为最小量润滑技术，介于完全不使用润滑剂的干式切削与传统的湿式切削之间，其核心思想在于通过在切削过程中使用的润滑剂用量达到最小但要使切削效果达到最佳。