GB/T 41509-2022 绿色制造 干式切削工艺性能评价规范（正式版）

ICS25.010CCSJ30国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T41509—2022 I 2规范性引用文件 2 3 3 3 4 5附录A(规范性)评价指标及评测方法 7附录B(规范性)评价指标加权综合评价计算方法 附录C(资料性)报告模板 IGB/T41509—2022本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国绿色制造技术标准化技术委员会(SAC/TC337)提出并归口。空制造技术研究院、青岛理工大学、中机研标准技术研究院(北京)有限公司、汇专科技集团股份有限公有限公司。1GB/T41509—2022绿色制造干式切削工艺性能评价规范本文件适用于干式切削加工工艺性能分析和评价。下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T230.1—2018金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法GB3095—2012环境空气质量标准GB/T3785.1—2010电声学声级计第1部分：规范GB/T17248.1—2000声学机器和设备发射的噪声测定工作位置和其他指定位置发射声压级的基础标准使用导则机床检验通则第3部分：热效应的确定机床检验通则第5部分：噪声发射的确定产品几何量技术规范(GPS)表面结构轮廓法测量标准第1部分：实物测量标准GB/T23573—200923574—200924179—200931310—2014金属切削机床粉尘浓度的测量方法金属切削机床油雾浓度的测量方法金属材料残余应力测定压痕应变法金属材料残余应力测定钻孔应变法HJ618—2011环境空气PMo和PM2.5的测定重量法3术语和定义在切削过程中不使用任何切削液的工艺方法。工艺适应实际生产的能力。2GB/T41509—20223.3材料去除率materialremovalrate单位时间里所去除材料的体积。3.4机床切削过程中去除单位体积工件材料所消耗的机床总能量。3.53.6机床热稳定性thermalstabilityofmachinetool3.73.8加工成本processingcost产折旧等)等相关的经济成本。4基本原则干式切削工艺性能评价流程应覆盖所界定的目标4.4先进性原则注点。4.5实用性原则3GB/T41509—20225指标体系应按附录A的规定执行。评价指标参考值应根据实用性原则，由评价方根据工艺基本要求、行业经验或相关技术标准进行选取。注：评价指标参考值是评价指标应该达到的最低要求值。注：评价指标目标值是评价指标应该达到的最高要求值。6评价方法6.1评价工作可由任一方组织实施。当评价结果用于对外公布时，则评价方至少应包括独立于利益相6.3评价应采用指标加权综合评分的方法。各项指标加权综合评分的总分为100分，指标得分根据评判依据在0分和100分之间取值。评价指标加权综合评价计算方法应按附录B的规定执行。业要求的数值；b)国家或行业对评价基准值尚无明确要求的，由评价方在行业内通过调研或实际检测获取。7评价流程4工艺性能改进GB/T41509—2022工艺性能改进范围技术属性评价结果分析评价报告图1干式切削工艺性能评价流程示意图8评价要求8.1基本要求实施绿色制造干式切削的相关方应以机械行业先进技术、工艺、设备、原材料和节能环保措施为基8.2界定评价目标及范围评价时，应根据干式切削工艺类型和加工对象界定评价目标及范围，应声明开展评价的具体目标和艺条件进行测试和评价。8.3数据采集评价时，应根据评价计算方法和评价指标判定依据，应说明数据采集所依据的标准规范、数据采集设备、数据处理过程以及相关数据来源，并声明数据适应的条件和范围，保证数据采集的规范性、有效5GB/T41509—2022断所采集数据的准确性与合理性。评价指标评测应依据附录A的要求进行。指标权重应通过专家打分的形式来确定，指标权重应按附录B的规定进行计算。打分专家应熟悉指标参考值和目标值的制定应有明确的评判依据，并获得评价相关方的一致认可。各指标无量纲化处理应按附录B的规定进行计算。综合评价值通过对三级指标进行加权计算获得，应按附录B的规定进行计算。能运行设计等。刀具优化措施应至少包括合理选择刀具基体材料与涂层材料；刀工艺参数优化措施应至少包括通过单因素或多因素优化方法，对工艺参数进行优化以改进干式切9评价报告干式切削工艺性能评价报告主要包括下列内容：b)评价任务和目的要求；6GB/T41509—2022d)评价指标评测说明；h)评价相关人员与机构等。评价报告模板参见附录C。7GB/T41509—2022(规范性)评价指标及评测方法干式切削工艺性能评价指标见表A.1。一级指标二级指标三级指标评测依据技术属性切削效率材料去除率/(mm³/s)按A.2的规定测定加工表面完整性表面粗糙度/μm按GB/T19067.1—2003的规定进行测定残余应力/MPa按GB/T24179—2009或GB/T31310—2014的规定进行测定表面硬度(HRC)按GB/T230.1—2018的规定进行测定机床热稳定性按A.3的规定测定热致加工误差按A.4的规定测定经济属性刀具经济寿命刀具加工的工件总数按GB/T16460—2016、GB/T16461—2016的规定进行测定加工成本单件加工成本/(元/件)按A.6的规定测定环境属性机床能效机床切削比能/(J/mm³)按A.7的规定测定环境排放粉尘排放/(mg/m³)按GB3095—2012规定的污染物排放限值选取，或按照GB/T23573—2009、HJ618—2011的规定进行测定油雾排放/(mg/m⁸)按GB/T23574—2009的规定进行测定噪声排放/dB按GB/T17248.1—2000、GB/T17421.5—2015的规定进行测定A.2切削效率切削效率利用材料去除率进行评价。材料去除率应按公式(A.1)计算，材料去除体积为工序开始和结束时工件体积的变化量，材料去除时间可通过机床数控系统或计时器获取。Qz——材料去除率，单位为立方毫米每秒(mm⁸/s);8A.3加工表面完整性加工表面完整性可通过表面粗糙度、残余应力、表面硬度进行评定，应符合下列规定：a)表面粗糙度应按GB/T19067.1—2003的规定进行评测；b)残余应力应按GB/T24179—2009或GB/T31310—2014的规定进行评测；c)表面硬度应按GB/T230.1—2018的规定进行评测。A.4机床热稳定性机床热稳定性应按照机床热效应引起的机床零部件目标点空间位置变化量进行评定。机床热效应引起的机床零部件目标点空间位置变化量应按GB/T17421.3—2009规定的方法进行测定，目标点应至少包括机床各主轴轴线端点、刀具端面、工件夹持点等。其中目标点i的空间位置变化量应按公i——机床上目标点的编号；△i.mt——目标点i的空间位置变化量；A;,bal(xi,bal,Yi,bal,≈,bal)——目标点i在机床热平衡状态下的空间坐标；Aj.ini(x;.ini,yi.ini,2j.ini)——目标点i在机床初始状态下的空间坐标。A.5热致加工误差热致加工误差可通过测量工件的特征尺寸获得，按照未进行误差补偿条件下的工件特征尺寸变化范围进行评定。工件特征尺寸变化范围应按公式(A.3)计算。△——工件特征尺寸变化范围，单位为毫米(mm);Ồinit——初始加工时，室温条件下所测得的工件特征尺寸，单位为毫米(mm);δ——机床达到热平衡状态时，室温条件下所测得的工件特征尺寸，单位为毫米(mm)。A.6刀具经济寿命刀具经济寿命应按公式(A.4)计算。Ntotal——刀具加工的工件总数；Nr.i——刀具单次刃磨加工的工件数；Mre.——刀具刃磨次数。刀具寿命的评测应按照GB/T16460—2016、GB/T16461—2016的要求进行。A.7加工成本加工成本宜采用单件加工成本进行评价。单件加工成本为一段切削时间内的加工总成本与加工工件数之间的比值，按公式(A.5)计算。总成本与产品原辅材料、刀具、以及制造费用(包括人员工资、水电气费用、固定资产折旧等)等相关。9式中：Cm——单件加工成本，单位为元每件；Cm——原材料费用，单位为元；Cam——辅助材料费用，单位为元；Ce——刀具费用，单位为元；Nt——加工工件数，单位为件。A.8机床能效GB/T41509—2022…………(A.5)机床能效宜采用机床切削比能进行评价，机床切削比能应按公式(A.6)计算。去除工件材料的机床能耗可通过电能表或功率测量仪测量。…………(A.6)式中：ecse——机床切削比能，单位为焦耳每立方毫米(J/mm³)。A.9环境排放A.9.1粉尘排放干式切削工艺粉尘排放由粉尘浓度和PM25、PM₁o浓度表示。粉尘浓度应按照GB/T23573—2009规定的方法进行测量。粉尘的浓度值应按公式(A.7)计算。PM2.5和PM₁o的浓度应按照HJ618—2011规定的方法进行测量，PM2.5、PM的浓度值应按公式(A.8)计算。…………(A.7)…………(A.8)式中：Np——粉尘浓度值，单位为毫克每立方米(mg/m³);M₁——机床工作时油雾浓度测量采样前滤膜质量，单位为毫克(mg);M₂——机床工作时油雾浓度测量采样后滤膜和粉尘的质量，单位为毫克(mg);Q——采样的抽气流量，单位为立方米每分(m³/min);t——采样时间，单位为分(min);p——PM₂.5、PM10的浓度值，单位为毫克每立方米(mg/m³);W₂——采样后滤膜的质量，单位为毫克(mg);W₁——采样前滤膜的质量，单位为毫克(mg);V——已换成标准状态(101324.72Pa,273.15K)下的采样体积，单位为立方米(m³)。A.9.2油雾排放油雾排放可由机床周边油雾浓度表示。机床周边油雾浓度应按照GB/T23574—2009规定进行测量和计算。机床周边油雾浓度应按公式(A.9)～公式(A.13)计算。注：油雾浓度指单位体积空气中油雾的质量。GB/T41509—2022NoM=N₁N₂…………(A.9)N₁=1000×(M₂—M₁)/V₀…………(A.10)N₂=1000×(M₄—M₃)/V₀…………(A.11)…………(A.12)V,=q、t式中：NoM——机床周边油雾浓度值，单位为毫克每立方米(mg/m³);N₁——机床工作时机床周边的油雾浓度值，单位为毫克每立方米(mg/m³);N₂——机床工作前机床周边的油雾浓度值，单位为毫克每立方米(mg/m³);M₁———机床工作时油雾浓度测量采样前滤膜质量，单位为毫克(mg);M₂———机床工作时油雾浓度测量采样后滤膜质量，单位为毫克(mg);M₃——机床工作前油雾浓度测量采样前滤膜质量，单位为毫克(mg);M机床工作前油雾浓度测量采样后滤膜质量，单位为毫克(mg);V₀——标准状态下采样空气体积，单位为立方米(m³);V,——实际采样空气体积，单位为立方米(m³);q、——采样时抽气流量，单位为立方米每分(m³/min);T—---采样时环境温度，单位为摄氏度(℃);p——采样时大气压力，单位为帕斯卡(Pa)。A.9.3噪声排放干式切削工艺噪声排放的测量仪器应使用GB/T3785.1—2010规定的1级或2级声级计或与该声级计的准确度相当的其他测量仪器。噪声排放的测量条件、测量方法应按照GB/T17248.1—2000、GB/T17421.5—2015的要求执行。发射声压级宜采用IEC60651规定的时间计权和频率计权进行测量，发射声压级应按公式(A.14)计算。式中：Lp———发射声压级，单位为分贝(dB);P(t)——发射声压有效值，单位为帕斯卡(Pa);…………(规范性)评价指标加权综合评价计算方法B.1评价指标权重的确定评价时，应邀请不少于3名专家，采用专家打分法确定各评价指标的权重，应分别按百分制进行打分。各三级指标的权重分配宜参照表B.1进行计算。表B.1评价指标权重计算表评价指标专家1打分专家2打分专家n打分各指标打分总和权重w;技术属性材料去除率C₁.1C₁.2w₁=ZC₁.;/(∑C₁.;+ZC₂,十…十ZC₁2.j)表面粗糙度C₂.1C2.2C₂,w₂=2C₂,;/(ZC₁,;+ΣC₂,十…+∑C₁2,j)残余应力…表面硬度机床热稳定性热致加工误差…经济属性刀具加工的工件总数…单件加工成本环境属性机床切削比能……粉尘排放油雾排放噪声排放C12,1C12.2C12.SC12.W12=ZC₁₂,;/(∑C,,+ZC₂十…+C₁2,j)合计ZC;,=100Zw=1B.2评价指标的无量纲化处理干式切削工艺性能评价指标的评价值(V;)可通过其参考值和目标值进行确定，计算方法参见公式(B.1)。