機(jī)械加工中切削液的使用與試驗

韓金華

（南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，江蘇 南通 226010）

機(jī)械加工中切削液的使用與試驗

韓金華

（南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，江蘇 南通 226010）

闡述了機(jī)械加工中切削液的作用、種類及其應(yīng)用，并對切削液的使用進(jìn)行了一些生產(chǎn)試驗，為延長刀具壽命，改善已加工表面質(zhì)量提供了依據(jù)。

切削液；刀具壽命；表面質(zhì)量

在機(jī)械加工中，合理使用切削液能有效地減小切削力，降低切削溫度，從而能延長刀具使用壽命，防止工件熱變形和改善已加工表面質(zhì)量。本文針對幾種典型零件進(jìn)行切削加工試驗和研究，以期對不同切削液的使用獲得最佳切削效果。

1 切削液作用

在機(jī)械加工中，切削液作用主要有：冷卻、潤滑、排屑和清洗、防銹等作用。

（1）冷卻作用。切削液澆注在切削區(qū)域內(nèi)，利用熱傳導(dǎo)、對流和汽化等方式，降低切削溫度和減小工藝系統(tǒng)熱變形。

（2）潤滑作用。切削液滲透到刀具、切屑與加工表面之間，其中帶油脂的極性分子吸附在刀具新鮮的前、后面上，形成了物理性吸附膜。若與添加在切削液中化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成了化學(xué)性吸附膜，從而在高溫時減小切屑、工件與刀面間的摩擦，減少粘結(jié)及減少刀具磨損，提高已加工表面質(zhì)量。

（3）排屑和清洗作用。在磨削、鉆削、深孔加工和自動化生產(chǎn)中，利用澆注或高壓噴射切削液來排除切屑或引導(dǎo)切屑流向，并沖洗散落在機(jī)床及工具上的細(xì)屑與磨粒。

（4）防銹作用。切削液中加入防銹添加劑，與金屬表面化學(xué)反應(yīng)生成保護(hù)膜，起到防銹、防蝕作用。

此外，切削液還具有抗泡性、抗霉菌變質(zhì)能力，排放時不污染環(huán)境、對人體無害和使用經(jīng)濟(jì)性等作用。

2 切削液種類及其應(yīng)用

在生產(chǎn)中常用的切削液有：以冷卻為主的水溶性切削液和以潤滑為主的油溶性切削液。

2.1 水溶性切削液

水溶性切削液主要分為：水溶液，乳化液和合成切削液。

2.1.1 水溶液

水溶液是以軟水為主并加入防銹劑、防霉劑，有的還加入油性添加劑、表面活性劑以增強(qiáng)潤滑性。此外，添加極壓抗磨劑可增加潤滑膜的強(qiáng)度。

水溶液在使用中起冷卻作用為主，起潤滑作用為輔。在25#鋼滲碳軸外圓車削加工中，不使用切削液的干切削與使用水溶液切削，效果明顯不同。具體試驗如下：

（1）試驗名稱：25#鋼滲碳軸外圓車削加工。

（2）試驗條件：試驗的條件如表1所示。

表1 試驗條件參數(shù)

（3）試驗內(nèi)容：改變切削條件，分別采用干切削（不加任何切削液）及水溶液進(jìn)行外圓車削加工試驗。

（4）試驗結(jié)果：車削后，滲碳軸外圓表面粗糙度數(shù)值及表面粗糙度質(zhì)量如表2所示。

從試驗結(jié)果可見，在25#鋼低速切削過程中，不加切削液干切削情況下，由于積屑瘤、鱗刺的影響，加工表面粗糙不平。而使用水溶液情況下，表面粗糙度數(shù)值要小得多，表面粗糙度質(zhì)量大大提高。

表2 試驗結(jié)果

2.1.2 乳化液

乳化液是水和乳化油經(jīng)攪拌后形成的乳白色液體。乳化油是一種油膏，它由礦物油和表面活性乳化劑（石油磺酸鈉、磺化蓖麻油等）配制而成。表面活性劑的分子上帶極性一頭與水親合，由它使水油均勻混合，并添加乳化穩(wěn)定劑（乙醇、乙二醇等），不使乳化液中油、水分離。

在攻絲加工中，常用的切削液是乳化液，它具有良好的潤滑性能和冷卻性能（乳化油含量較少的低濃度乳化液，它起冷卻作用為主；高濃度乳化液起潤滑作用為主），能有效抑制積屑瘤的產(chǎn)生,提高表面粗糙度質(zhì)量。乳化液的一般配方是：按重量計5%～25%是乳化油，其余為水。加工時，通過使用不同濃度的乳化液進(jìn)行生產(chǎn)試驗。

（1）試驗名稱：法蘭座攻絲。

（2）試驗條件：試驗的條件如表3所示。

表3 試驗條件參數(shù)

（3）試驗內(nèi)容：改變?nèi)榛簼舛?，分別采用5%～25%乳化液進(jìn)行攻絲加工試驗。

（4）試驗結(jié)果：攻絲后，螺紋表面粗糙度數(shù)值如表4所示。

表4 弱化液試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，乳化液濃度越高，對抑制積屑瘤的產(chǎn)生效果越好，表面粗糙度質(zhì)量越高。當(dāng)采用濃度為25%的高濃度乳化液時，對抑制積屑瘤的產(chǎn)生效果最好，表面粗糙度數(shù)值最小。

2.1.3 合成切削液

合成切削液是國內(nèi)外推廣使用的高性能切削液。它是由水、各種表面活性劑和化學(xué)添加劑組成。它具有良好的冷卻、潤滑、清洗和防銹性能，熱穩(wěn)定性好，使用周期長等特點。合成液中不含油，可節(jié)省能源，有利于環(huán)保，國外的使用率達(dá)到60%，我國工廠使用也日益增多。

在不銹鋼化工閥門等難加工材料的鉆孔加工中，使用不銹鋼專用合成切削液，效果明顯。具體試驗如下：

（1）試驗名稱：化工閥門鉆孔。

（2）試驗條件：合成切削液試驗的條件如表5所示。

表5 合成切削液試驗條件參數(shù)

（3）試驗內(nèi)容：改變切削液，分別進(jìn)行鉆孔加工試驗。

（4）試驗結(jié)果：鉆孔后，內(nèi)孔表面粗糙度數(shù)值如6所示。

表6 合成切削液試驗結(jié)果

試驗結(jié)果說明，在不銹鋼鉆孔加工中，使用不銹鋼專用合成切削液，加工表面粗糙度數(shù)值顯著減小，表面粗糙度質(zhì)量明顯提高。

2.2 油溶性切削液

油溶性切削液主要有：切削油和極壓切削油。

2.2.1 切削油

切削油中有礦物油、動植物油和復(fù)合油（礦物油與動植物油的混合油），其中常用的是礦物油。礦物油包括機(jī)械油、輕柴油和煤油等。它們的特點是，熱穩(wěn)定性好，資源豐富，價格便宜，潤滑性能較好。煤油的滲透作用和沖洗作用較突出，在鉸孔中，能提高刀具使用壽命和加工表面質(zhì)量。具體生產(chǎn)試驗如下：

（1）試驗名稱：機(jī)座定位孔鉸孔。

（2）試驗條件：切削油試驗條件如表7所示。

表7 試驗條件參數(shù)

（3）試驗內(nèi)容：改變切削條件，分別進(jìn)行鉸孔試驗。

（4）試驗結(jié)果：在鉸孔后，內(nèi)孔表面粗糙度數(shù)值及鉸刀壽命如表8所示。

表8 較孔加工試驗結(jié)果

試驗結(jié)果證明，在鉸孔加工中，使用煤油作為切削液，能有效提高鉸刀使用壽命和加工表面質(zhì)量。

2.2.2 極壓切削油

極壓切削油是在礦物油中添加氯、硫、磷等極壓添加劑配制而成。它在高溫下不破壞潤滑膜，具有良好潤滑效果，故被廣泛使用。

氯化極壓切削油主要含氯化石蠟、氯化脂肪酸等，由它們形成的化合物，如FeCl2，其熔點為600℃，且摩擦系數(shù)小，潤滑性能好，適用于切削合金鋼、高錳鋼及其它難加工材料。

硫化極壓切削油是在礦物油中加入含硫添加劑（硫化鯨魚油、硫化棉籽油等），含硫量為10%～15%，在切削時高溫作用下形成硫化鐵（FeS）化學(xué)膜，其熔點在1100℃以上，因此，硫化切削油在加工鋼料時，耐高溫。

將硫化極壓切削油作為精密切削潤滑劑用于對20CrMnTi齒輪齒形加工試驗，試驗情況如下：

（1）試驗名稱：滾齒加工。

（2）試驗條件：極壓切削油試驗條件如表9所示。

（3）試驗內(nèi)容：改變切削條件，分別進(jìn)行滾齒加工試驗。

（4）試驗結(jié)果：滾齒后，齒輪齒面粗糙度數(shù)值及滾刀壽命如下表10所示。

表9 試驗條件參數(shù)

表10 加工試驗結(jié)果

試驗結(jié)果顯示，使用硫化極壓切削油滾齒，齒輪齒面粗糙度數(shù)值很小，滾刀壽命延長。

3 結(jié)束語

一般情況下，切削加工中不使用切削液干切削時，加工表面粗糙度數(shù)值大，工件表面質(zhì)量差。合理使用切削液能有效延長刀具壽命，改善已加工表面粗糙度質(zhì)量。選用高性能切削液或?qū)Ｓ们邢饕阂彩歉纳颇承╇y加工材料切削性能的一個重要措施。

[1]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

Key worlds：cutting compound；cutting tool life；surface quality

In the Machine-finishing the Cutting Compound Use and Experiments

HAN Jin-hua
(DepartmentofMachincaland Electron，Nantong Shipping College，Nantong Jiangsu 226010，China)

The article elaborated in themachine-finishing the cutting compound function,the type and the application,and have carried on some production experiment to the cutting compound use,for lengthens the cutting tool life,the improvementhas processed the surfacequality to provide thebasis.

TG501

B

1672-545X（2014）04-0104-03

2014-01-07

韓金華（1962—），男，江蘇南通人，講師，工程師，主要從事機(jī)械設(shè)計與制造。