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             切削液常识 1. 切削液的作用 2. 切削液的分类 3. 切削液的选用 4. 切削液的使用方法 5. 切削液的维护与管理 6. 切削液的废液处理 一.切削液的作用 在金属切削过程中,为提高切削效率,提高工件的精度和降低工件表面粗糙度,延长刀具使用寿 命,达到最佳的经济效果,就必须减少刀具与工件、刀具与切屑之间磨擦,及时带走切削区内因 材料变形而产生的热量。 要达到这些目的, 一方面是通过开发高硬度耐高温的刀具材料和改进刀 具的几何形状,如随着碳素钢、高速钢硬质合金及陶瓷等刀具材料的相继问世以及使用转位刀具 等,使金属切削的加工率得到迅速提高;另一方面采用性能优良的切(磨)削液往往可以明显提 高切削效率,降低工件表面粗糙度,延长刀具使用寿命,取得良好和经济效益切削液作用有如下 几方面: 1.冷却作用 冷却作用是依靠切削液的对流换热和汽化把切削热从固体(刀具、工件和切屑)带走,降低 切削区的温度,减少工件变形,保持刀具硬度和尺寸。 切削液的冷却作用取决于它的热参数值,特别是比热容和热导率。此外,液体的流动条件和热交 换系数也起重要作用, 热交换系数可以通过改变表面活性材料和汽化热大小来提高。 水具有较高 的比热容和大的导热率,所以水基的切削性能要比油基切削液好。 改变液体的流动条件, 如提高流速和加大流量可以有效地提高切削液的冷却效果, 特别对于对于 冷却效果差的油基切削液,加大切削液的供液压力和加大流量,可有较提高冷却性能。在枪钻深 孔和高速滚齿加工中就采用这个办法。 采用喷雾冷却, 使液体易于汽化, 也可明显提高冷却效果。 切削液的冷却效果受切削液的渗透性能所影响,渗透性能好的切削液,对刀刃的冷却速度快,切 削液的渗透性能与切削液的粘度和浸润性有关。 低粘度液体比高粘度液体渗透性能要好, 油基切 削液的渗透性能比水基切削液渗透性能要强, 含有表面活性剂的水基切削液其渗透性能则大大有 所提高。切削液的浸润性能与切削液的表面张力有关,当液体表面张力大时,液体在固体的表面 向周围扩张聚集成液滴,这种液体的渗透性能就差;当液体表面张力小时,液体在固体表面向周 围扩展,固体-液体-气体的接触角很小,甚至为零,此时液体的渗透性能就好,液体能迅速扩 展到刀具与工件,刀具与切屑接触的缝隙中,便可加强冷却效果。 冷却作用的好坏还与泡沫有关,由于泡沫内部是空气,空气的导热性差,泡沫多的切削液冷 却效果会降低,所以一般含表面活性剂的合成切削液都加入了少量的乳化硅油,起到消泡作用。 近年的研究表明, 离子型水基切削液能通过离子的反应, 迅速消除切削和磨削时由于强烈磨擦所 产生的静电荷,合工件不产生高热,起到良好的冷却效果,这类离子型切削液已广泛用作高速磨 削和强力磨削的冷却润滑液。 2.润滑作用 在切削加工中,刀具与切削、刀具与工件表面之间产生磨擦,切削液就是减轻这种磨擦的润 滑剂。刀具方面,由于刀具在切削过程中带有后角,它与被加工材料接触部分比前刀面少接触压 力也低,因此,后刀面的摩擦润滑状态接近于边界润滑状态,一般使用吸附性强的物质,如油性 剂和抗剪强度降低的极压剂,能有效地减少摩擦。前刀面的状况与后刀面不同,剪切区经变形的 切削在受到刀具推挤的情况下被迫挤出,其接触压力大,切削也因塑性变形而达到高温,在供给 切削液后, 切削也因受到骤冷而收缩, 使前刀面上的刀与切屑接触长度及切屑与刀具间的金属接 触面积减少,同时还使平均剪切应力降低,这样就导致了剪切角的增大和切削力的减少,从而使 工件材料的切削加工性能得到改善。在磨削过程中,加入磨削液后,磨削液渗入磨粒与工件及磨 粒与磨屑之间形成润滑膜, 由于这层润滑膜使得这些界面的摩擦减轻, 防止磨粒切削刃的摩擦磨 损,工件表面粗糙度降低。切削液的润滑作用,一般油基切削液比水基切削液优越,含油性、极 压添加剂的油基切削液效果更好。 油性添加剂一般是带有极压性基等的长链有机化合物, 如高级 脂肪酸、 高级醇、 动植物油脂等。 油基添加剂是通过极性基吸附在金属的表面上形成一层润滑膜, 减少刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦,从而达到减少切削阻力,延长刀具寿命,降低工件表 面粗糙度的目的。油性添加剂的作用只限于温度较低的状况,当温度超过200℃,油性剂的吸 附层受到破坏而失去润滑作用,所以一般低速、精密切削使用含有油性添加剂的切削液,而在高 速、重切削的场合,应使用含有极压添加剂的切削液。所谓极压添加剂是一些含有硫、磷、氯元 素的化合物,这些化合物在高温下与金属起化反应,生成硫化铁、磷化铁、氯化铁等,具有低剪 切强度的物质,从而降低了切削阻力,减少了刀具与工件、刀具与切屑的摩擦,使切削过程易于 进行。含有极压添加剂的切削液还可以抑制积屑瘤的生成,改善工件表面粗糙度。 氯化铁的结晶呈层状结构,所以剪切强度最低。氯化铁与硫化铁相比,其熔点低,在高温下(约 400℃)会失去润滑作用。磷酸铁介于氯化铁和硫化铁之间,硫化铁耐高温性能(700℃) 最好, 在重负荷切削及难切削材料的加工中一般都使用含有硫极压剂的切削液。 极压添加剂除了 和钢、铁等黑色金属起化学反应生成具有低剪切强度的润滑膜外,对铜、铝等有色金属同样有这 个作用。 不过有色金属的切削一般不宜用活性极压添加剂, 以免对工件造成腐蚀切削液的润滑作 用同样与切削液的渗透性有关, 渗透性能好的切削液, 润滑剂能及时渗入到切屑与刀具界面和刀 具与工件界面,在切屑、工件和刀具表面形成润滑膜,降低摩擦系数,减少切削阻力。 切削液除上述的润滑效果外,最近研究认为,切削可以直接渗入到金属表面的微小裂纹中,改 变了被加工材料的物理性质,从而降低切削阻力,使切削过程容易进行。 3.清洗作用 在金属切削过程中,切削、铁粉、磨屑、油污等物易粘附在工件表面和刀具、砂轮上,影响切 削效果, 同时使工件和机床变脏, 不易清洗所以切削液必须有良好的清洗作用, 对于油基切削液, 粘度越低,清洗能力越强,特别是含有柴油、煤油等轻组份的切削液,渗透和清洗性能就更好。 含有表面活性剂的水基切削液,清洗效果较好表面活性剂一方面能吸附各种粒子、油泥,并在工 件表面形成一层吸附膜,阻止粒子和油泥粘附在工件、刀具和砂轮上,另一方面能渗入到粒子和 油污粘附的界面上把粒子和油污从界面上分离,随切削液带走,从而起到清洗作用。切削液的清 洗作用还应表现在对切屑、磨悄、铁粉、油污等有良好的分离和沉降作用。循环使用的切削液在 回流到冷却槽后能迅速使切屑、铁粉、磨屑、微粒等沉降于容器的底部油污等物悬浮于液面上, 这样便可保证切削液反复使用后仍能保持清洁,保证加工质量和延长使用周期。 4.防锈作用 在切削加工过程中,工件如果与水和切削液分解或氧化变质所产生的腐蚀介质接触,如与硫、二 氧化硫、氯离子、酸、硫化氢、碱等接触就会受到腐蚀,机床与切削液接触的部位也会因此而产 生腐蚀,在工件加工后或工序间存放期间,如果切削液没有一定的防锈能力,工件会受到空气中 的水分及腐蚀介质的侵蚀而产生化学腐蚀和电化学腐蚀,造成工件生锈,因此,要求切削液必须 具有较好的防锈性能,这是切削液最基本的性能之一。切削油一般都具备一定有防锈能力,如果 工序间存放周期不长, 可以不加防锈添加剂, 因为在切削油中加入石油磺酸钡等防锈添加剂会使 切削油的抗磨性能下降。 二.切削液的分类 切削液分为油基切削液和水基切削液两大类 1.油基切削液的分类 切削液是以矿物油为主要成分,根据加工工艺和加工材料的不同,可以用纯矿物油,也可以加入 各类油性添加剂和极压添加剂以提高其润滑效果 1) 纯矿物油主要采用用煤油、柴油等轻质油。轻质油主要用于铸铁的切削及珩磨、研磨加 工,有利于铁粉的沆降。纯矿物油成本低、稳定性好,对金属不腐蚀,使用周期长。在使用过程 中,即使有少量切削液漏入齿箱、轴承和液压系统中或部分润滑油漏入切削油中,都不致影响机 床的使用性能。但纯矿物油由于不含润滑添加剂,润滑效果较差,承载能力低,一般只适用于轻 负荷切削及易切削钢材和有色金属的加工。 对于要求低温流动性能好的切削油, 可用聚烯烃等合 成油,凝点可达-30℃以下,但价格较贵。 2) 脂肪油(或油性添加剂)矿油脂肪油曾被广泛用作切削油,一般用于精车丝杠、滚齿、 剃齿等精密切削加工,常用的有菜籽油、豆油、猪油等。脂肪油主要由脂肪酸组成,对金属表面 有较强的吸附性能,具有良好的润滑性能,其缺点是易氧化变质,并在机床表面形成难于清洗的 粘膜(即“黄袍”)。脂肪油也可按一定比例(约 10%~30%)加入矿物油中,以提高矿物油的 润滑效果,但由于脂肪油为食用油,货源少,近年来已逐渐被油性添加剂所替代,其摩擦系数可 达到菜籽油的水平,用于精车丝杠、插齿刨齿、拉削等均获得良好效果。 3) 非活性极压切削油由矿物油非活性极压添加剂组成。所谓非流活性极压切削油是指切 削油在 100℃,3h 的腐蚀试验中,铜片腐蚀在 2 级以下(中等程度均匀变色)。氯化石蜡、磷酸 脂、高温合成的硫化脂肪油等属非活性极压添加剂。这类切削油的极压润滑性能好,对有色金属 不腐蚀,使用方便,被广泛用于多种切削加工。 4) 活性极压切削油由矿物油反应性强的硫系极压添加剂配制而成。这类切削油对铜片的 腐蚀为 3~4 级,对有色金属有严重腐蚀。它有良好的抗烧结性能和极压润滑性,可以提高高温 条件下刀具使用寿命峄刀具积屑瘤有强的控制能力,多用于容易啃刀的材料和难加工材料的切 削。 5) 复合切削油由矿物油油性添和极压添加剂配制而成。油性添加剂,如高级脂肪酸、脂肪 油等,这些化合物在表面产生物理吸附和化学吸附,形成一个分子膜吸附层,可降低切削时的摩 擦阻力,但这类添加剂只在较低的温度时才有效,当温度高于 200℃时,极性化合物产生解吸和 分解而失去润滑作用,这时,需要极压添加剂发挥作用,在上面已提到,此处不再重复。同时, 含有油性剂和硫、磷、氯极压添加剂的复合切削油,可以在很宽的范围内保持良好的润滑状态, 适合于多工位切削及多种材料的加工。 2.水基切削液的分类 1) 防锈乳化液由矿物油、乳化剂、防锈剂等组成,矿物油的含量约为 50%~80%,在水中形 成水包油型乳化液。与油基切削液相比,乳化液的优点在于冷却效果好,一般稀释为 5%~10% 的水溶液使用, 成本低, 使用安全。 乳化液最大的缺点是稳定性差, 易受细菌的侵蚀而发臭变质, 使用周期短。 2) 防锈润滑冷却液这类乳化液含有动植物脂肪或长链脂肪酸(如油酸),具有较好的润滑性。 缺点是这些动植物脂肪或长链不饱和脂肪酸更易受微生物的侵蚀而分解, 使用周期很短。 为了延 长其实用周期,可在乳化液中加入少量的碳酸钠、硼砂或苯甲酸钠(约为水稀释后乳化液的 0.1%~0.3%),可提高乳化液的 pH 值和增强抗霉菌的能力,延长使用周. 3) 极压乳化液这类乳化液含有油溶性的硫、磷、氯型极压添加剂,具有强的极压润滑性,可 用于攻丝、拉削、带锯等重切削加工,也用于不锈钢、耐热合金钢等难切削材料的加工。 4) 微乳液这类乳化液含油量较少(约 10%~30%)含表面活性剂量大,可在水中形成半透明 状的微乳液,乳化颗粒在 0.1m 以下一般乳化液的颗粒>1m)。微乳液的优点是稳定性较乳化 液大大提高,使用周期也比乳化液长。 5) 极压微乳液含有硫、磷、氯型极压添加剂,具有较好的极压润滑性,可用于重型负荷切削 材料的加工。含有硫、磷、氯型极压;添加剂的乳化液或微乳液,要特别注意提高其防锈性能。 氯离子的存在很容易对黑色金属产生腐蚀,因此,要选择在水中不易分解的含氯极压添加剂,含 硫极压剂的乳化液不适合用于加工铜合金。 6) 化学合成切削液,化学合成切削液包括二种:一种是含有水溶性防锈剂的真溶液,如亚硝 酸钠、碳酸钠、三乙醇胺等组成的水溶性液。这类溶液具有一定的冷却、清洗、防锈性,不易变 质,使用周期较长,但其润滑性和润湿性较差,表面张力较大(与水接近),并且在水份蒸发后, 金属表面会留下硬的结晶残留物, 所以这类切削液只适合于一般的磨削加工。 另一种合成液是由 表面活性剂、水溶性防锈剂和水溶性润滑剂组成,是一种颗粒极小的胶体溶液。这种切削液表面 张力低,一般小于 400Pa,其润湿性好,渗透能力强,冷却和清洗性能好,也有一定的润滑作用。 合成切削液由于是单体系,其稳定性较乳化液好,使用周期长,但由于不含油,且清洗能力强, 很容易把机床导轨面上的润滑油清洗掉, 造成刀架移动困难, 并在这些可移动部件的接触面容易 产生锈蚀,所以在使用合成切削液时要注意加强设备的防锈管理。 7) 极压化学全盛切削液,这种切削液是包含有水溶性极压添加剂的化学全盛切削液,如硫化 脂肪酸皂、氯化脂肪聚醚等,可以使切削液的极压润滑性大幅度提高。含硫的水溶性极压添加剂 对铜腐蚀严重,不适宜在有铜零件的设备使用,而且,一般硫氯型的水溶性极压添加剂在水中的 稳定性差,易分解出腐蚀性强的硫酸根、氯离子等,对机床和工件会引起腐蚀,必须在切削液中 加入防锈能力强的水基金属防锈剂的金属钝化剂。 近年来, 已开发出非硫磷氯型的水基极压润滑 剂,这类润滑剂除有较好的极压润滑外,还具备一定的防锈能力,对有色金属不产生腐蚀可扩大 水基合成切削液的使用范围。 3.油基切削液和水基切削液的区别 油基切削液的润滑性能较好, 冷却效果较差。 水基切削液与油基切削液相比润滑性能相对较差, 冷却效果较好。慢速切削要求切削液的润滑性要强,一般来说,切削速度低于 30m/min 时使用 切削油。 含有极压添加剂的切削油,不论对任何材料的切削加工,当切削速度不超过 60m/min 时都是有效的。在高速切削时,由于发热量大,油基切削液的传热效果差,会使切削区的温度过 高, 导致切削油产生烟雾、 起火等现象, 并且由于工件温度过高产生热变形, 影响工件加工精度, 故多用水基切削液。 乳化液把油的润滑性和防锈性与水的极好冷却性结合起来, 同时具备较好的润滑冷却性, 因而对 于大量热生成的高速低压力的金属切削加工很有效。 与油基切削液相比, 乳化液的优点在于较大 的散热性, 清洗性, 用水稀释使用而带来的经济性以及有利于操作者的卫生和安全而使他们乐于 使用。实际上除特别难加工的材料外,乳化液几乎可以用于所有的轻、中等负荷的切削加工及大 部分重负荷加工,乳化液还可用于除螺纹磨削、槽沟麻削等复杂磨削外的所有磨削加工,乳化液 的缺点是空易使细菌、霉菌繁殖,使乳化液中的有效成分产生化学分解而发臭、变质,所以一般 都应加入毒性小的有机杀菌剂。 化学合成切削液的优点在于经济、散热快、清洗性强和极好的工件可见性,易于控制加工尺寸, 其稳定性和抗腐败能力比乳化液强。润滑性欠佳,这将引起机床活动部件的粘着和磨损,而且, 化学合成留下的粘稠状残留物会影响机器零件的运动, 还会使这些零件的重叠面产生锈蚀。 一般 在下列的情况下应选用水基切削液: 1)对油基切削液潜在发生火灾危险的场所; 2)高速和大进给量的切削,使切削区超于高温,冒烟激烈,有火灾危险的场合。 3)从前后工序的流程上考虑,要求使用水基切削液的场合。 4) 希望减轻由于油的飞溅护油雾和扩散而引起机床周围污染和肮脏, 从而保持操作环境清洁的 场合。 5)从价格上考虑,对一些易加工材料护工件表面质量要求不高的切削加工,采用一般水基切削 液已能满足使用要求,又可大幅度降低切削液成本的场合。 当刀具的耐用度对切削的经济性占有较大比重时(如刀具价格昂贵,刃磨刀具困难,装卸辅助 时间长等);机床精密度高,绝对不允许有水混入(以免造成腐蚀)的场合;机床的润滑系统和 冷却系统容易串通的场合以及不具备废液处理设备和条件的场合。均应考虑选用油基切削液。 三.切削液的选用 在根据加工方法、要求精度来选择切削液之前,设置了安全性、废液处理等限制项目,通过这 些项目可确定是选择用油基切削液还是用水基切削液这两大类别, 如强调防火和安全性, 就应考 虑选择水基切削液,当选择水基切削液时,就应考虑废液的排放问题,企业应具备废液处理的设 施。有些工序,如磨削加工,一般只能选用水基切削液;对于使用硬质合金刀具的切削加工,一 般考虑选用油基切削液。一些机床在设计时规定使用油基切削液,就不要轻易改用水基切削液, 以免影响机床的使用性能。 通过权衡这几方面的条件后, 便可确定选用油基切削液还是水基切削 液。在确定切削液的主项后,可根据加工方法,要求加工的精度、表面粗糙度等项目和切削液的 特征来进行第二步选择, 然后对选定和切削液能能否达到预期的要求进行鉴定, 最后作出明确的 选择结论。 1.根据机床的要求选择切削液 在选用切削液时,必须考虑到机床的结构装置是否适应。有些机床,如多轴自动车床,齿轮加 工机床, 设计时就已考虑使用油基切削液, 所以没有采用特殊的轴承盖的特殊的装置来?;せ?内部机构免受外界水、汽的侵袭,并且,这类机床大都靠油基切削液来润滑接近切削区域的运动 部件,因而必须使用油基切削液。如果使用水基切削液水溶性会渗透到轴承和机床内部结构,使 这些零部件脱油产生腐蚀加速磨损。 水基切削液渗入液压系统会使液压油乳化变成油包水或水包 油的乳化液, 使粘度增大或大幅度下降, 改变了液压油的性质, 影响液压系统的正常运行。 因此, 对于那些原用油基切削液的机床,要转用水基切削液时必须慎重,必要时要作适当的改装,否则 会导致机床损坏。 2.根据刀具材料选择切削液 1)工具钢刀具:其耐热温度约在 200~300℃之间,只能适用于一般材料的切削,在高温下会 失去硬度。由于这种刀具耐热性差,要求冷却液的冷却效果要好,一般采用乳化液为宜。 2)高速钢:这种材料是以铬、镍、钨、钼、钒(有的还含铝)为基础的高级合金钢,它们的 耐热明显比工具钢高,允许的最高温度可达 600℃。与其他耐高温的金属和陶瓷材料相比,高速 钢有一系列优点,特别是它具有较高的坚韧性,适合于几何形状复杂的工件和连续和切削加工, 而且, 高速钢具有良好的可加工性和价格上容易被接受。 使用高速钢刀具进行低速和中速切削时, 建议采用油基切削液或乳化液。在高速切削时,由于发热量大,以采用水基切削液为宜。若使用 油基切削液会产生较多的烟雾,污染环境,而且容易造成工件烧伤,加工质量下降,刀具磨损增 大。 3)硬质合金刀具:用于切削刀具的硬质合金的硬度大大超过高速钢,最高允许工作温度可达 1000℃,具有优良的耐热性能,在加工钢铁材料时,可减少切屑间的粘结现象。在选用切削时, 要考虑硬质合金对骤热的敏感性,尽可能使用刀具均匀受热,否则会导致崩刃。在加工一般材料 时,经常采用干切削,但在干切削时,工件湿升较高,使工件产生热变形,影响工件加工精度, 而且在没有润滑剂的条件下进行切削,由于切削阻力大,使功率消耗增大,刀具的磨损也加快。 干切削也是不分合算的。 在选用切削液时一般油基切削液的热传导性能较差, 使刀具产生骤冷的 危险性比水基切削液小, 所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。 在使用冷却液进行切 削时,要注意均匀冷却刀具,在开始切削之前,最好预先用切削液冷却刀具。对于高速切削,要 用大流量切削液喷淋切削区, 以免赞成刀具受热不均匀产生崩刃, 亦可减少由于温度过高产生蒸 发形成和烟污染。 4)陶瓷刀具:采用氧化铝、金属和碳在高温下烧结而成,这种材料的高温耐磨性比硬质合金 要好,一般采用干切削,但考虑到均匀的冷却和避免温度过高,也常用水基切削液。 5)金刚石刀具:具有极高的硬度,一般采用干切削。为避免温度过高,也象陶瓷材料一样, 许多情况下采用水基切削液。 3.根据工件材料选择切削液 工件材料的性能对切削液和选择很重要, 可把被加工材料按其可切削性的难易划分为不同的级 别,以此作为选择切削液的依据,在选择切削液时,对于难加工的材料应选择活性度高的含抗磨 极压添加剂的切削液,对于易加工材料可选用纯矿物油划其他不含添加剂的切削液。 4.根据加工方法选择切削液 切削加工是一个复杂过程,尽管是切削一种材料,但当切削速度改变或切削工件的几何形状改 变时, 切削液显示的效果就完全不同, 所以在选择切削液时要结合加工工艺和加工工序的特点来 综合考虑。对于不同切削加工类型,金属的切除特性是不一样的,较难的切削加工对切削液要求 也较高。切削过程的难易程度,按从难到易的次序排列如下: 内拉削-外拉削-攻丝-螺纹加工-滚齿-深孔钻-镗孔-用成形刀具切削螺纹-高速低进给 切削螺纹-铣削-钻孔-刨削-车削(单刃刀具)-锯削磨削。 上述排列顺序并不是绝对的, 因为, 刀具的几何形状和工件材料的变化也会改变加工的难易程度。 下面对一些常用的加工方法如何选择切削液作简单的叙述。 1)车削、镗削 (1) 粗车:粗车时加工余量较大,因而切削深度和进给量都较大,切削阻力大,产生大量切 削热,刀具磨损也较严重,主要应选择用以冷却作用为主并具有一定清洗、润滑和防锈作用的水 基切削液,将切削热及时带走,降低切削温度,从而提高刀具耐用度,一般选用极压乳化液效果 更好。极压乳化液除冷却性能好之外,还具备良好的极压润滑性,可明显延长刀具使用寿命,提 高切削效率,使用水基切削液要注意机床导轨面的保养,下班前要将工作台上的切削液擦干,涂 上润滑油。 (2) 精车:精车时,切削余量较小,切削深度只有 0.05~0.8mm,进给量小,要求保证工件 的精度和粗糙度。精车时由于切削力小,温度不高,所以宜采用高浓度(10%以上)的乳化液和 含油性添加剂的切削液为宜。对于精度要求很高的车削,如精车螺纹,要采用菜籽油、豆油划其 他产品作润滑液才能达到精度要求。正如上面所提到的,由于植物油稳定发差,易氧化,有的工 厂采用了精密切削润滑剂全损耗系统用油作为精密切削油,效果很好。 (3) 镗削:镗削机理与车削一样,不过它是内孔加工,切削是和切削速度均不大,但散热条 件差,可采用乳化液作切削液,使用时应适当增加切削液的流量和压力。 2)铣削:铣削是断续切削,每个刀齿的切削深度时刻变化,容易产生振动和一定和冲击力,所 以铣削条件比车削条件差。用高速刀具高速平铣或高速端铣时,均需要冷却性好,并有一定润滑 性能的切却液,如极压乳化液。在低速铣削时,要求用润滑性好的切削油,如精密切削油和非活 性极压油。对不锈钢和耐热合金钢,可用含硫、氯极压添加剂的切削油。 3)螺纹加工:切削螺纹时,刀具与切削材料成楔形接触,刀刃三面被切削材料所包围,切削力 矩大排屑较困难,热量不能及时由切屑带走,刀具容易磨损,切屑碎片挤塞并且容易产生振动。 尤其车螺纹和攻螺纹时切削条件更苛刻, 有时会出现崩刃和断丝锥, 要求切削液同时具备较低的 摩擦系数和较高的极压性, 以减少刀具的摩擦阻力和延长刀具使用寿命, 一般应选用同时含有油 性剂和极压剂的复合切削液。此外,攻螺纹时切削液的渗透性能很重要,切削液能否及时渗透到 刀刃上,对丝锥的耐用度影响很大,切削液的渗透性与粘度有关,粘度小的油渗透性较好,必要 时可加入少量的柴油或煤油来提高渗效果。有的场合,如盲孔攻螺纹时切削液很难进入孔中,这 时采用粘度大,附着力强的切削液效果反而更好。 4)铰削:铰削加工是对孔的精度加工,要求精度高铰削属低速小进给量切削,主要是刀具与孔 壁成挤压切削,切屑碎片易留在刀槽或粘接在刀刃边上,影响刃带的挤压作用,破坏加工精度和 表面粗糙度增加切削扭矩,还会产生积屑瘤,增加刀具磨损铰孔基本上属于边界润滑状态,一般 采用润滑性能良好并有一定良好性的高浓度极压乳化液或极压切削油, 就可以得到良好效果。 对 深孔铰削,采用润滑性能好的深孔钻切削油便能满足工艺要求。 5)拉削:拉刀是一种沿着轴线方向按刀刃和齿升并列着众多刀齿的加工工具,拉削加工的特点 是能够高精度地加工出具有复杂形状的工件。 因为拉刀是贵重刀具所以刀具耐用度对生产成本影 响较大。此外,拉削是精加工,对工件表面粗糙度要求严格。拉削时,切削阻力大,不易排屑, 冷却条件差,易刮伤工件表面,所以要求切削液的润滑性和排悄性能较好。国内已有专用的含硫 极压添加剂的拉削油。 6)钻孔:使用一般的麻花钻钻孔,属于粗加工,钻削时排屑困难,切削热不易导出往往造成刀 刃退火,影响钻头使用寿命及加工效率。选用性能好的切削液,可以使钻头的寿命延长数倍甚至 更多,生产率也可明显提高。一般选用极压乳化液或极压合成切削液。极压合成切削液表面张力 低,渗透性好,能及时冷却钻头,对延长刀具寿命,提高加工效率十分有效。对于产锈钢、耐热 合金等难切削材料,可选用低粘度的极压切削油。 7)深孔钻:深孔钻(枪钻)是近年发展起来的深孔加工工艺。传统的深孔加工(孔深与孔径之 比大于 5),需要钻、镗、粗铰、研磨等多道工序才能加工出有较高精度和较低表面粗糙度的孔。 新工艺是采用结构特殊的刀具和高压冷却润滑系统, 可将上述多道工序简化为一次连续走刀完成 相当深度的高精度和低表面粗糙度的孔加工。这种工艺效率高,经济效益显著。 性能优良的深孔钻切削液是深孔钻加工技术关键之一,深孔钻切削液必须具备下列性能。 (1) 良好的冷却作用,消除由于变形及摩擦所产生的热量,抑制屑瘤的生成。 (2) 良好的高温润滑性,减少刀刃及支承的摩擦磨损,保证刀具在切削区的高温下保持良好 的润滑状态。 (3) 良好的渗透性,排屑性,使切削液及时渗透到刀刃上,并保证切屑能顺利排出,因此, 深孔钻切削液要求具有高的极压性和低的粘度。 目前国内生产的深孔钻切削油具备了良好的高温 润滑性,冷却性和排屑性,已被广泛使用在进口和国产的深孔钻机床上,使用性能良好。 8)齿轮加工:滚齿、插齿时刀齿断续切削并有冲击力,故刀齿容易磨损,尤其在进给量大和高 速切削时,刀齿的磨损就更严重,所以要求切削液具备良好的润滑性能。过去在滚齿、插齿中一 般都是用 20 或 30 号机械油作切削油,由于机械油中不含添加剂,故加工的齿轮面粗糙度较差, 刀具耐用度也低。近年来,许多工厂在原用机械油的基础上加进 1 精密切削润滑剂,使加工的齿 轮齿面粗糙度和精密度达到精密汽车的要求, 刀具耐用度也明显提高。 这是因为在机械油中加入 后,摩擦系数约降低 30%,承受负荷能力提高 50%以上,大大降低了切削时的摩擦阻力,使加 工质量和刀具耐用度均有明显改善。对于高硬度材料的滚齿、插齿,用氯系添加剂和有机钼添加 剂的切削油有明显效果。 对于高速切齿加工,用油基切削液,会产生较大的油烟,污染环境,而且由于冷却不充分, 往往会造成工件表面烧伤,影响加工质量,刀具磨损也加剧,此时,最好选用具有强极压性的水 基切削液,如含有硫、磷极压添加剂的水基合成切削液或高浓度极压乳化液,可克服高速切削时 的油污染,加工质量和刀具磨损情况均比油基切削液好。但对原有的滚齿、插齿机床,必须采取 措施,防止水进入转动部分,以免机床产生故障。 用硬质合金刀具进行齿轮加工,过去大部分采用干切削,工件温度升高,刀具寿命低。最近 研制成功的 EC 滚切硬齿切削油,可以成功地用于滚齿加工,使工件温度下降,提高了齿轮的加 工精度,刀具的寿命可延长 80%~100%。 剃齿加工要求高的表面质量,为了防止粘刀,可采用含活性极压添加剂的切削油,又因为剃 齿加工产生细小的切屑,为了使切屑容易冲掉,最好用低粘度的切削油,如果切屑分离不畅,会 使已加工表面质量恶化。 9)磨削:磨削加工能获得很高尺寸精度和较低的表面粗糙度。磨削时,磨削速度高发热量大, 磨削温度可高达 800~1000℃,甚至更高,容易引起工件表面烧伤和由于热应力的作用产生表面 裂纹及工件变形,砂轮磨损钝化,磨粒脱落,而且磨屑和砂轮粉末易飞溅,落到零件表面而影响 加工精度和表面粗糙度, 加工韧性和塑性材料时, 磨屑嵌塞在砂轮工作面上的空隙处或磨屑与加 工金属熔结在砂轮表面上,会使砂轮失去磨削能力,因此,为了降低磨削温度,冲洗掉磨屑和砂 轮末,提高磨削比和工件表面质量,必须采用冷却性能和清洗性能良好、并有一定润滑性能和防 锈性能的切削液。 (1) 普通磨削:可采用防锈乳化液或苏打水及合成切削液,对于精度要求和精密磨削,使用精 磨液可明显提高工件加工精度和磨削效率。 (2) 高速磨削:通常把砂轮线速度超过 50m/s 的磨削称为高速磨削。当砂轮的线速度增加时, 磨削温度显著升高。从试验测定,砂轮线速度为 60m/s 时的磨削温度(工作平均温度)比 30m/s 高约 50%~70%;砂轮线速度为 80m/s 时,磨削温度比 60m/s 时又高 15%~20%。砂轮线速度提 高后,单位时间内参加磨削的磨粒数增加,摩擦作用加剧,消耗能量也增大,使工件表层温度升 高,增加表面发生烧伤和形成裂纹的可能性,这就需要用具有高效冷却性能的冷却液来解决,所 以在高速磨削时,不能使用普通的切削液,而要使用具有良好渗透、冷却性能的高速磨削液,才 能满足线速度 60m/s 的高速磨削工艺要求。 (3) 强力磨削:这是一种先进的高效磨削工艺,例如功入式高速强力磨削时,线速度为 60m/s 的砂轮以每分钟 3.5~6mm 左右有进给速度径向功入,功除率可高达 20~40mm3/mm.s,这时砂轮 磨粒与工件摩擦非常剧烈,即使在高压大流量和条件下,所测到摩擦区工件表层温度范围达 700~1000℃,如果冷却条件不好,磨削过程就不可能进行。在功入式强力磨削时,采用性能优 良的合成强力磨削液与乳化液相比,总磨量提高 35%,磨削比提高 30%~50%,延长正常磨削 时间约 40%,降低功率损耗约 40%,所以强力磨削时,冷却液的性能对磨削效果影响很大。 (4) 金刚石砂轮磨削:这是适用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬度高的材料的磨削加工,可以进 行粗磨、精磨,磨出表面一般不产生裂纹、缺口,可以得到较低的表面粗糙度。为了防止磨削时 产生过多的热量和导致砂轮过早磨损,获得较低的表面粗糙度,就需要连续而充分的冷却。这种 磨削由于工件硬度高,磨削液主要应具备冷却和清洗性能,保持砂轮锋锐,磨削液的摩擦系数不 能过低,否则会造成磨削效率低,表面烧伤等不良效果,可以采用以无机盐为主的化学合成液作 磨削液。精磨时可加入少量的聚乙醇作润滑剂,可以提高工件表面加工质量。对于加工精度高的 零件,可采用润滑性能好的低粘度油基切削液。 (5) 螺纹、齿轮和丝杠磨削:这类磨削特别重视磨削加工后的加工面质量和尺寸精度,一般宜 采用含极压添加剂的磨削油,这类油基磨削液由于其润滑性能好,可减少磨削热,而且其中的极 压添加剂可与工件材料反应,生成低剪切强度的硫化铁膜和氯化铁膜,能减轻磨?!非邢魅屑舛?的磨损,使磨削顺利进行。为了获得较好的冷却性和清洗性,切削液要保证防火安全,应选用低 粘度高闪点的磨削油为宜。 10)珩磨:珩磨加工的工件精度高,表面粗糙度低,加工过程产生铁粉和油石粉颗粒度很小, 容易悬浮在磨削液中,造成油石孔堵塞,影响加工效率和破坏工件表面的加工质量,所以要求冷 却润滑液具备较好的渗透、清洗、沉降性能。水基冷却液对细小粉末的沉降性能差,一般不宜采 用。粘度大的油基磨削液也不利粉末的沉降,所以一般采用粘度小约(2~3mm2/s(40℃))的矿物油 加入一定量的非活性的太太硫化脂肪油作珩磨油。 9)管材拉拔: 拉拔制品在工业上和日常生活中应用广泛。 而这些制品的质量及生产率都需要有信能良好的工 艺润滑剂予以保证。 1.棒材、线材拉拔润滑油剂 (1)钢的拉拔润滑:钢丝拉拔时,由于存在易粘模的危险,常常采用干膜润滑作为初始防护层。 低、中碳钢丝拉拔,采用干拉法,润滑剂用石灰硼砂。也可以使用一般拉拔油,对于重负荷,要 求价格最低事,可选用石灰或硼砂。硼砂在高湿度情况下会恢复结晶状态,但在中等湿度时,具 有良好防腐蚀性能。如果拉丝以后不需清除,最好用硬脂酸钙作润滑剂。硬脂酸钙也硬脂酸钠、 石灰一起用于软钢和中碳钢的的拉拔。而经退火处理的,必须在退火前将残渣清除,否则在热处 理时,残渣转变成炭化沉积物,部分沉积物在金属表面上,影响拉制品质量。 为了减少拉拔车间的空间粉尘,在润滑处理的“上灰”池中,加入一定的成膜组份,帮助石灰 均匀粘附在坯料金属表面,从而抑制工艺过程粉尘的飞扬。 对于高速、中等变形程度的拉拔工 艺常用皂乳化液。 拉拔硬质合金钢、不锈钢时,需进行预处理,如用草酸盐法处理。它是由草酸我及化学促进剂 组成溶液的温浴浸泡法使其成膜。 本法处理前必须充分脱脂酸洗, 否则拉拔后退火时发生渗碳而 影响质量。拉拔时,还要根据制品的要求及工艺条件、使用不同的润滑剂。 不锈钢,特别是奥 氏体不锈钢与模具容易产生粘结 (这可能与很薄的固有的氧化膜容易破裂以及硬化速度高等因素 有关。)所以拉拔时,必须使用能形成较厚膜的润滑剂(如使用树脂膜涂层)以达到有效隔离的 目的。 (2)铝和铝合金拉拔润滑:铝和不锈钢相似,表面有一层易碎的氧化膜,但比不锈钢好拉得 多。铝和铝合金带材及棒材拉拔,常用钙基润滑脂和 10%~20%动植物油及皂的润滑剂。近年来 也较多使用合成酯油代替动植物油。也有使用乳化液和乳化油膏润滑的,不过使用范围不大,使 用时须注意防止白色锈斑的产生。 (3)铜和铜合金的拉拔润滑:铜和铜合金的拉拔润滑剂的选择受拉拔速度、棒的直径及模具等 诸多因素的影响。一般说来,在低速拉拔棒材时,使用皂一脂肪膏,含动物油或合成脂肪的润滑 油?;虿捎眉佑兄狙苄形锖图固砑蛹恋母哒扯扔?。但不能用含活性硫添加剂(因其易使铜表 面变色)。对于高速拉拔,几乎广泛使用水基润滑液,高皂低脂肪乳化液(游离脂肪含量<1%, 属阴离子型乳化液。但当水质较硬和有铜粉存在时,会因形成铜皂而受破坏,掺合非离一型乳化 液,可增加乳化液的稳定性。乳化液 PH 值一般应保持在 8~9.5。有时为进一步提高加工质量, 可加入适量的极压添加剂。 近年发展的高速拉丝生产线,对润滑液有更高的要求。如要求适宜的润滑性,以减少磨损, 有助于模具寿命的提高;具有良好的清洗性,以避免铜粉粘在模具周围而造成磨损;还要有好的 冷却效果和较长使用周期,从而保证拉丝质量和高的生产率。目前,开发具有上述良好综合性能 的高速拉丝润滑冷却剂,是进一步提高拉丝所迫切要求的。 2.管材拉拔用润滑剂 (1)钢管拉拔的润滑:钢管的拉拔,一般先将坯管进行酸洗以除动氧化皮,然后经磷化一皂化 表面预处理,所形成的润滑膜可满足拉拔工艺的要求。磷化一皂处理的质量,直接影响管材、模 具寿命及生产率。 特别对于高精度管材的拉拔, 良好的润滑状态是保证生产顺利进行的重要因素。 不锈钢管材拉拔的润滑,与棒材线材拉拔的润滑相类同。 (2) 铝及铝合金管材拉拔的润滑: 铝管拉拔一般使用 100℃时粘度为 27~32mm/s 的高粘度油, 有时根据制品的要求还要加入适量油性添加剂、 极压添加剂和抗氧剂等。 而铝管的光亮度与润滑 油的粘度、 拉拔速度和模具状况等因素有关。 如使用 100℃时粘度为 7~8×10m/s 低粘度油润 滑可获得较好的光亮度。 铝管拉拔也可使用石蜡润滑剂, 把管坯浸入经溶剂稀释的石蜡溶液或乳 化液中,然后进行拉拔。这样可连续三次拉拔而不必再涂润滑剂,而且拉制的铝管清洁,能保持 良好的环境。铝管和硬铝管的重油以较普遍,不过,制品清洗较为困难,有待改善。 (3)铜和铜合金管材拉拔的润滑:铜和铜合金管材拉拔,最早是使用一般全损耗系统用油来润 滑,后来,为改善制品质量,逐渐采用植物油来代替部分全损耗系统用油。由于设备尚无完善的 配套润滑系统,采用手工灌油、环境比较脏,植物油对需退火处理的制品容易产生油斑。水基润 滑剂在某些方面显示较多的优越性,以脂肪酸皂类为主要成分的水基润滑剂具有较好的综合性 能,应用广泛。铜管的拉拔有直拉和盘拉,在直拉生产中,普遍使用水基乳化液。随着拉拔设备 性能的提高和生产技术的发展,管材拉拔速度成成倍地增长,对润滑剂要求也越来越高。 5.根据经济分析选择切削液 选择切削液必须进行综合的经济评价。正确评价切削液的经济性,除考虑切削液的购入价格 外,还需考虑切削液的管理费用,切削刀具的损耗费,切削工艺的生产率,切削液的使用周期以 及由环境污染问题引起的切削液的废液处理费等。 在所加工产品的总生产费用中, 切削液的费用 只占一小部分,即使是选用价格较贵的高档切削液,对正规加工费用的增加影响不会太大,但由 于改善了加工性能,提高发产品质量,延长了刀具寿命等,可带来显著的经济效益。 四.切削液的使用方法 切削液的使用方法对刀具寿命和加工质量都有很大影响, 即使是最好的切削液, 如果不能有效 地输送到切削区域也不能起到应有的作用,因此,选用润滑为主的切削液时,(如切削油,应当 把它输送到能在摩擦表面生成油膜的部位。 相反, 如果选用切削液以冷却为主 (如水基切削液) , 就应当使切削液接近刀具的刀刃部。 这种条件下通常要用压力法强迫切削液进入切削区, 从而把 刀具、工件、切屑由于摩擦和变形所产生的热量带走。连续应用切削液比间断应用切削液好,间 断应用切削液会产生热循环,从而导致硬而脆的材料(如硬质合金刀具)产生裂纹和崩刀刃。间 断使用切削液除了缩短刀具寿命外,还会使工件表面粗糙度不均匀。 正确使用切削液的另一个好处是有效地排除切屑, 这也是有助于刀具寿命的延长。 如适当安放切 削喷嘴,可防止铣刀和钻头的排屑槽被切屑堵塞或排屑不畅。对于一些大工件的加工,或大进给 量的强力切削、磨削,采用二排或多排的冷却液喷嘴,使之能充分冷却,有利于提高加工效率, 保证加工质量。 1)手工加油法:固体或膏状润滑剂可以用毛笔、刷子将润滑剂或涂或滴落到刀具或工件上(主 要是攻螺纹、板牙套螺纹时)。最近还研制出手提式供液器,通过加热将润滑剂雾化,喷到刀具 和工件上。 在没有配量冷却系统的机床上,如果钻孔或攻螺纹的数量不多,用手工加油是有效的方法。当在 同一机床上要完成两种不同加工时,用手工加油可以与机床上的溢流冷却系统配合起来使用。 2)溢流法:最常见的使用切削液的方法是溢流法。用低压泵把切削液打入管道中,经过阀门从 喷嘴流出,喷嘴安装在接近切削区域。切削液流过切削区后再流到机床的不同部位上,然后汇集 到集油盘内,再从集油盘流回切削液箱中,循环使用。因此,切削液箱应有足够的容积,使切削 液有时间冷却并使切屑及磨粒等沉降。视加工种类的不同切削液的容积为 20~200L,个别加工则 更大,如钻深孔及强力磨削等,切削液箱可达 500~1000L 或更大。在集油盘内应设有粗的过滤 器,防止大的切屑进入切削液箱。并在泵的吸油口装有一个精细过滤器。对于磨削、珩磨和深孔 钻、深孔镗等机床,由于加工的工件表面质量要求高,必须去除更细的磨屑、砂轮颗粒和切削时 微粒,如枪钻深孔加工,要用 10μm 的滤纸进行过滤。采用过滤设备可以避免切削液中含有过 多和污染物和过多的金属颗粒有助于保持切削液的清洁和延长切削液的使用周期。 现代自动化机 床一般都设有切削液过滤、分离、净化装置。 用溢流法可使切削液连续不断地流到切削区域并冲走切屑。切削液的流量要大一些,才能使 刀具的工件被切削液所淹没。 除了向切削区提供适当的切削液外, 还要有足够的切削液来防止不 政党的温升。在深孔钻加工中,切削液箱如太小,升温很快,当温度超过 60℃时,切削液并不 能继续进行,所以深孔钻一般都配有较大的冷却油箱。 切削液流量的分布方式直接影响切削液的效率,喷嘴应当安置在使切削液不会因受离心力的 作用面抛离刀具或工件之外的位置。最好是用二个或多个喷嘴,一个把切削液到切削区域,而其 他的则用于辅助冷却和冲走切屑。 车削和镗削时要求把切削液直接送到切削区域, 使切削液覆盖刀具的刀刃部和工件而起到良好的 冷却作用。实践经验证明,切削液的喷嘴内径至少相当于车刀宽度的四分之三。 对于重负荷的车削和镗削,需要有第二个喷嘴供给的切削液可以不受切屑阻挡而顺利送到刀 具和工件之间,有助于在低速时起润滑作用。水平钻孔和铰孔时,最好是通过空心刀具内孔把切 削液送到切削区域,保证刃部有足够的切削液并把切屑从孔中冲出来。由于钻头的螺旋槽(为了 排出切屑)要起到把切削液从切削区往外排出的作用,因此,即使是立钻,进入切削区的切削液 也很少只有空心钻才能解决这一问题。目前,我国大多数钻孔都采用麻钻,切削液的进入与排屑 方向相反,所以切削液很难进入刀刃上,影响了切削液的冷却效果,以致造成钻头容易烧伤,磨 损严重,耐用度低。如何改善切削液的供给方法是值得研究的问题。 铣削时最好有二个喷嘴将切削液输送到铣刀的进刀和出刀侧,一个喷嘴流出的切削液被铣刀 齿送到切削区域, 另一个喷嘴流出的切削液则把切屑从刀具中冲出来。 窄的铣刀用标准的圆形喷 嘴即可,宽的刀具要用扁平的喷嘴,其宽度至少为刀具宽度的四分之三,才能有良好的覆盖率。 对于平面铣削,用有许多小孔的管子制成的环形喷液器较好。这样可以把切削举送到各个刃口, 使刀具完全浸在切削液中,起到均匀的冷却作用。如果经常用某种特定尺寸的端面铣刀,最好是 带有扇形的环形喷射器,其开口处的曲线与刀具的半径相配。 磨削时采用低压大流量的磨削液,一般可以收到良好的效果。但流量过大时,将会产生不必 要的喷溅,特别是对消泡性能较差的合成切削液,更易引起磨削液溢出,可以采用安装防溅板和 加入消泡剂的办法解决。 磨削时如用一般喷洒方法效果就很差,在磨削热向整个工件扩散之前磨削液几乎不能带走什 么热量,这是因为砂轮表面速度很高,围绕砂轮的表面上始终带有一层空气膜,有碍于切削液渗 透到切削区域。应当设计一种特殊的喷嘴,迫使切削液通过空气膜送到砂轮上,这种喷溅应当尽 量靠近工作, 以防因砂轮离以力的作用而使切削液完全流失掉。 另外一种克服砂轮上产生膜的方 法是靠近喷嘴安装一块挡板以阻断空气流, 这样可以在砂轮与工件的交接面之间形成部分真空而 吸入磨削液。 3)高压法:对于某些加工,如深孔钻和套孔钻削,常用高压(压力为 0.69~13.79MPa)切削液 系统供油。深孔钻用的是单刃钻头,与镗孔相似,只是钻头内部有切削液的通路。套孔钻削是一 种在工件上钻一个圆柱体的钻孔法。 当刀具进入工件, 钻出的实心圆柱体就是通过空心的圆柱体 开刀头,用压力泵把切削液送到刀具周围,迫使切屑从刀具中心流出。套孔钻削用的切削液必须 有良好的极压性和抗烧结性,粘度应当很低,才能在刀具周围自由流动,还应具有良好的油性, 以降低刀具与工件,刀具与切屑间的摩擦系数。 深孔钻削的主要问题是如何在切削区域维持足够的切削液流量。一种办法是利用钻槽作为切 削液的通路,切削液压力为 0.35~0.69Mpa,经过转动的密封套流入钻头,然后直接进入切削区, 从孔中流出来的切削液帮助排除切屑。 在深孔钻削时, 采用油孔钻与溢流法相比是一个大的进步, 钻头寿命和生产率都有较大幅度的提高。 高压法有利于切削液到达切削区域, 有时也在其他机床 上使用。磨削时高压喷嘴有利于砂轮的清洗。 4)喷雾法:切削液可以用气载油雾的形式喷到刀具与工件上。切削液经一个小的喷嘴,使用压 力为 0.069~0.552Mpa 的压缩空气将切削液分散成很小的液滴喷入切削区。在这种情况下,用水 基切削液比用油基切削液好些,因为油基切削液的油雾污染环境,有碍健康,且易于聚集成较大 的油滴。喷雾法最适合于切削液速度高而切削区域低(如端铣)的加工。选用冷却性能好的切削 液,细小的液滴与热的刀具、工件或切屑接触,能迅速蒸发把热带走。喷雾冷却不需用防溅板、 集油盘和回油管,只用很小的球形,而且工件是干的,即使有一点油液也容易擦干。 用喷雾法有如下优点: (1)刀具寿命比干切削长。 (2)在没有或不宜使用溢流系统时,可用它来提供冷却作用。 (3)切削液可以到达其他方法无法接近的地方。 (4)在工件与刀具之间,切 液的流速高于溢流法,冷却效率按同体积的世削液计算,比溢流 法高出倍。 (5)在某些条件下可以降低成本。 (6)可以看见被切削的工件。 喷雾法的缺点是冷却能力有限,并且还需要通风。 喷雾装置有三种方式: (1)吸引式:其原理与家用喷雾器一样,主要利用细腰管原理,压缩空气把切削液吸引出液罐 而混合雾化于气流中,它适合于低粘度切削油和乳化液的喷雾。 (2)压气式:其原理是切削液装于密封液筒内,用 0.2~0.4Mpa 的压缩空气加压,当电磁阀打开 时,切削液就被压出,通过混全阀与压缩空气气流混合雾化。 (3)喷射式:其原理是用齿轮把切削液加压,通过混合阀直接喷射于压缩空气气流中使其混合 雾化。这种装置适用于将透明冷却水和低粘度切削油雾化。 (4)喷雾化可应用于端铣、车削、自动机床加工、数控机床加工。带有电磁阀控制的喷雾装置 适用于在数控上攻螺纹、铰孔。 (5)制冷液体降温法:制冷液体降温法种类很多,如氮、氩、二氧化碳等气体均可压缩成液体 放于钢瓶中,氟里昂气体可用机械装置压缩成液体,使用时放出,经过调节阀,由喷嘴直接注射 于工削区,靠气化吸热来冷却刀具、工件和切屑。这种方法冷却效果非常好,适用于不锈钢、耐 热钢、高强度合外金钢等难加工材料的切削加工,可以大大提高刀具耐用度。 (6)切削液的集中供给系统,对于大、中型机械加工厂,在可能的情况下,都应当考虑采用集 中循环系统为多台机床供应切削液, 但必须各台是采用同一种切削液。 几台磨床可以用联结在一 起的输送系统处理磨屑。集中处理被切削液润湿的细切屑和磨屑,可以减少人力处理,改善劳动 条件。 切削液集中供给系统可使工厂更好地维护切削液。 切削液集中在一个大池中, 通过定期抽样检 查,按照检查结果定期补充原液或水,便于控制切削液的浓度??梢约跎俪檠觳榈拇问?,从而 进行更多项目的检查, 保证切削液在使用期的质量。 同分开设置的许多单独的多切削液供给系统 相比,由于切削液的维护工作养活,成本也相对降低。 集中供给系统最主要的优点是能通过离心处理的方法可有效去除切削液中的浮油和金属粒, 同时也去掉了切削液中一半的细菌 (因为细菌很容易在切削液的漂浮油与金属颗粒之间的界面上 生长)。连续去除这些脏物,定期检验质量并根据这些检查结果,有计划地使用添加剂或加入原 液, 这都是使集中系统十分有效地延长切削液使用寿命的重要因素。 这样也减少了水溶性切削液 废液处理。 五.切削液的维护与管理 油基切削液在使用过程中不易变质,一般只须定期补充所消耗的一部分以维持足够的循环油 量,是一种长期使用易于管理的切削液。所谓易于管理只是相对于水基切削液而言。为了长期保 持油基切削液的性能,加强管理也是必要的。在注入新的切削液时,必须事先将油箱清洗于净, 去除切屑、油泥、淤渣等。如果在新的切削液中混入已经变质的切削液、油污等,将加促新液的 劣化变质。在使用期间换用别的切削液时,要预先进行两种切削液的相容性和性能变化检查,如 不相容或混合后性能下降时,则要前一种切削液清除后才能换上后一种切削 。 1. 油基切削液的维护与管理: 1) 因混入水份而引起润滑性、防锈性下降。 2) 因混入漏油使有效成分减少而费起性能降低。 3) 微细切屑、铁粉、淤渣的堆积导致切削液的使用性能变差。 4) 机床轴承部件和供液泵中使用的铜合金产生变黑、腐蚀。 关于水份混入切削液的原因,主要是前道工序是水基切削液,水由工件带进来,或使用过水 基切削液的机床换用油基切削液时, 液箱和管道积存有水份等。 为了除去附着在工件和机床的水 份,必须先用具有水置换性的防锈油和 进行处理,将水份通过置换性防锈油或清洗油带走。水 份混入切削 中使切削液的防锈性能下降,特别切削液中有些润滑添加剂遇到水会分解,产生腐 蚀性物质,使机床和工件生锈,而且有些添加剂遇水会变成粘稠状物质,堵塞过滤网,影响切削 液的正常使用。切削液含水后,其润滑性能也大幅度下降,使刀具耐用度缩短。 混入少量的油基切削液,可加热蒸发,再用活性白土吸附过滤,可重新使用,如切削性能下 降,可适当补充一些添加剂,便可恢复原来的使用性能。 在油基切削液的管理上,要特别当心漏油的混入。因油基切削液与机床用的液压油、润滑油 同为矿油, 故仅从外观不能判断是否有漏油混入。 液压油和一般润滑油所含添加剂浓度比油基切 削液低,如果大量的润滑油混入到油基切削液中,其添加剂的浓度就会降低,结果使其切削性能 下降,刀具的耐用度缩短。一般混入油的量如超过 30%,油基切削液的性能就会显著下降,这 时就要补充添加剂或将油降格使用。 所以为了保持油基切削液的性能, 必须尽量减少漏油的混入。 但组合机床、 滚齿机等机床从结构上几乎都是使润滑油流入切削液中, 要避免润滑油的漏入似乎 很困难。这时应粗略估计一下每月漏入切削液的漏油量,定期补充一些切削润滑剂,便可使切削 液长期保持良好的切削性能。 液压油的混入大都是由于密封不良所致, 故只要检修好密封装置就 能防止液压油的混入。 切削液在使用过程中存在较大的问题是微细切屑、铸铁粉、淤渣等沉积在油箱内加速切削油 的劣化变质,使油的粘度增高或生成胶状物质等。所以在切削过程中,不仅要除去大切屑,连细 微粉也要定期清除,便可减轻切削液的污浊,延长切 液的使用寿命。 在枪钻加工、磨削加工中,金属粉混入切(磨)浮液不但会损伤供液泵,而且会使已加工表面粗 糙度恶化,所以必须采用过滤法排除切屑。枪钻机床要求使用 10μm 的滤纸进行切削液过滤。 另外切削液的油箱也要足够大,使切削液在循环过程中保持足够的油量,减少切削液的温升。此 外,定期补充新液,使供液箱内保持足够的液量对减少切削液的温升也很重要。切削液的湿度过 高,不 影响工件的加工精度,也会加快切削液的劣化。 机床的轴承部件和供液泵中使用的铜合金产生变黑和腐蚀主要是使用含有活性硫系极压添加 剂的切削液引起,所以对有铜合金与切削液接触的机床不,应选用非活性型的切削。直接用硫磺 粉加入矿油中产生的硫化工削液对铜合金的腐蚀严重,改用硫化脂肪油加入矿油中配制的硫化 切 济,其活性度明显下降,基本上对铜合金不产生腐蚀。 2.乳化液的维护与管理 乳化液的维护保养比油基切削液复杂得多。当配制乳化液时,要先将水加满水箱,然后边搅 拌边加入乳化油。要避免将水加入油中或用少量的水稀释乳化油,否则会得到油包水型乳化液, 这类乳化液的粘度大,不适合一般的切削使用。 配制乳化液所用的水十分重要,含各种矿物质和盐的硬水?;岱涟榛?。用硬水配制的 乳化液?;嵫杆俜植?,析出大量的油和不溶于水的皂,影响使用效果。另一方面,如水质太软, 泡沫就有可能增多。所以配制乳化液时要预先了解水质的情况,如水质太硬必须经过预处理,可 在水中加入 0.1%-0.3%的三聚磷酸钠或二乙胺四醋酸钠便可起到降低水质硬度的作用。 但加入 三聚磷酸钠过多会导致细菌、 霉菌的繁殖。 所以如果当地的自来水硬度过大, 最好使用去离子水。 乳化液中含有的脂肪油和不饱和脂肪酸很容易被微生物侵蚀。乳化液中经常遇到的微生物有 细菌、霉菌和藻类三类,这三类微生物对乳化液的稳定性有不利影响。切削液变质发臭的主要原 因是:切削液中含有大量细菌,细菌主要有耗氧菌和厌氧菌。耗氧菌生活在有矿物质的环境中, 如水、切削液的浓缩液和机床漏出的油中,在有氧条件下,每 20~30min 分裂为二。而厌氧菌 生存在没有氧气的环境中,每小时分裂为二,代谢释放出 SO2,有臭鸡蛋味,切削液变黑。当切 削液中的细菌过多时, 切削液就会变臭许多乳化液都含有杀菌剂, 但其添加量都受到油溶解度的 限制。当配制成乳化液时,杀菌剂的浓度进一步降低,因而降低了他的杀菌作用。乳化液受到微 生物的侵蚀后,乳化液中的不饱和脂肪酸等化合物被微生物制分解,破坏了乳化液的平衡,产生 析油,析皂及酸值增大,引起乳化液腐败变质。观察乳化液的腐败现象有如下过程: 1)轻微的腐败臭气发生。 2)乳化液由乳白色变成灰褐色。 3)PH 值,防锈性急剧下降。 4)乳化液油水分离,生成沉渣或油泥等物质,堵塞过滤网。 5)切削、磨削性能下降。 6)产生臭味扩散到整个车间,使操作环境恶化,不得不更换新的切削液。 为了防止乳化液腐败,可以采用如下措施: 1)注入新液时,要把机床周围及供液系统内的切屑和油污等物全清除,并用杀菌剂消毒后才加 入新液。不清洗干净就等于向新液中投放腐败的菌种。 2)乳化液稀释要用自来水或软水,避免使用含大肠杆菌和无机盐多的地下水。 3)要进行补给液的管理,保持乳化液在规定的浓度下工作,稀薄浓度的乳化液助长细菌的繁殖。 4)当发现 PH 值有降低的倾向时,应添加 PH 值增高剂(如碳酸钠),使 PH 值保持在 9 左右。 当乳化济液的 PH 值过 9 时,微生物便难于繁殖。 5)节假日等长期?;?,应向液箱内定期鼓入空气,以防止厌氧菌的繁殖,同时也可除动臭气。 6)在注意防止漏油混入的同时,安装一个能迅速除去混入漏油的装置。 7)采用有效的排屑方式,避免切屑堆积在液箱内。 8)若觉察到腐败的征兆应立即添加杀菌剂将菌杀灭,对延长乳化液的使用周期有明显效果。 3. 合成切削液的维护与管理 合成切削液属于单相体系没有乳化液的成分复杂,PH 也较乳化液高(一般 9~9.5),而且合 成液中常含有硼酸盐、苯甲酸盐、亚硝酸盐等成分,这些成分都有一定的抗微生物分解的能力, 所以合成液的使用寿命一般都较乳化液长,不易腐败变质。 在使用合成切削液时主要应注意三个问题:一是要控制好使用浓度。在切削液在使用一般时 间后,由于水份蒸发及工件、切屑带走一部分切削液,在补充水时要按比例加入一定量的原液, 最好定期作浓度检查,如浓度变化圈套时,应适当调整加入的水量和原液量,使切削液保持在规 定的浓度范围内使用; 二要尽量避免在合成液中混入润滑油, 由于合成液一般都含有较多的表面 活性剂,混入润滑油后,油便被乳化,使合成液逐渐变为乳化液,影响其使用性能,也容易引起 发臭变质;三是避免使用硬度过大的水。合成液中一般都含有脂肪酸皂作润滑剂,如水的硬度大 时,水中的钙、镁离子与脂肪酸反应生成不溶性皂,使润滑性能下降,并影响清洗效果。所以对 硬度大的水要进行软化处理后再进行配制,或在组份中加入抗硬水剂。 在合成液中定期加入一定量的杀菌剂也可以延长换液的周期。 使用合成切削液要特别重视机床和工件的防锈管理。使用的稀释水中若含有多量的氯化钠、 硫酸盐,不仅易引起切削液的腐败,也会降低其防锈性能,所以稀释水应选用好的水质。切削液 的防锈性与浓度有着密切关系, 当防锈性降低时, 一般采取的措施是补充原液以提高合成切削液 的浓度。合成切削液不含油,水份蒸发后不能在金属表面留下一层油膜,其防锈性能比油基切削 液和防锈乳化液差。工件在工序之间滞留,或气象条件骤变,空气湿度大等环境都易引起生锈, 应考虑将工件浸入防锈水或涂上防锈油以防止锈蚀。 机床的工作台面在下班前也应将水抹干净涂 上防锈油。 六.切削液的废液处理 1. 油基切削液的废液处理: 油基切削液一般不会发臭变质, 其更换切削液的原因主要是由于切削液的化学变化、 切屑混入量 增大、机床润滑油的大量漏入及水的混入等原因,对此可采取如下措施: 1)改善油基切削液的净化装置。 2)定期清理油基切削液箱中的切屑。 3)通过检修机床防止润滑油漏入。 4)定期补充切削润滑添加剂。 5)加热去除水份,并经沉演过滤后加入一些切削油润滑添加剂,即可恢复质量,继续使用。 油基切削液最终的废油处理一般是燃烧处理。为了节省资源,也可对废油进行再生, 2. 水基切削液的废液处理: 水基切削液的废液处理可分为物理处理、化学处理、生物处理、燃烧处理四大类。 1)物理处理:其目的是使切削液中的悬浊物(指粒子直径在 10μm 以上的切屑、磨屑粉未、 油粒子等)与水溶液分离。其方式有下述之三种: ①利用悬浊物与水的比重差的沉降分离及浮游分离。 ②利用滤材的过滤分离。 ③利用离心装置的离心分离。 2)化学处理:其是对在物理中未被分离的微细悬浊粒子或胶体状粒子(粒子直觉为 0.01~10μm 的物质)进行处理或对废液中的有害成分用化学处理使之变为无害物质,有下述四种方法: ①使用无机系凝聚剂(聚氯化铝、硫酸铝土等),或有机系凝聚剂(聚丙烯酰胺)等促进微 细粒子、胶体粒子之类的物质凝聚的凝聚法。 ②利用氧、臭氧之类的氧化剂或电分解氧化还原反应处理废液中有害成分的氧化还原法。 ③利用活性碳之类的活性固体使废液中的有害成分被吸附在固体表面而达到处理目的的吸附 法。 ④利用离子交换树脂使废液中的离子系有害成分进行离子交换而达到处理目的的离子交换 法。 3)生物处理:生物处理的目的是对用物理、化学处理都很难除去的废液中的有机物(例如有机 胺,非离子系活性剂,多元醇等)进行处理,其代表性的方法有加菌淤渣法和散水滤床法。加菌 淤渣法是将加菌淤渣(微生物增殖体)与废液混合进行通气,利用微生物分解处理废液中的有害 物质(有机物)。散水滤床法是当废液流过被微生物覆盖的滤材充填床(滤床)的表面时,利用 微生物分解处理废液中的有机物。 4)燃烧处理:有直接烧却法和将废液蒸发浓缩以后再进行燃烧处理的“蒸发浓缩法”。  

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