切削液的銑切性能對(duì)比研究

鄭超 李清川

關(guān)鍵詞：切削液;銑切;粗糙度

切削液是由多種超強(qiáng)功能的助劑經(jīng)科學(xué)復(fù)合配合而成，用在金屬切、削、磨加工過(guò)程中，用來(lái)冷卻和潤(rùn)滑刀具和加工件的工業(yè)用液體。金屬切削液作為機(jī)械加工重要的配套材料，它在機(jī)械加工中主要起以下四方面作用：

冷卻作用。在機(jī)械加工過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，高溫使工件軟化變形，出現(xiàn)黏刀狀況，影響生產(chǎn)效率，并使工件表面出現(xiàn)不平整、局部過(guò)燒，加劇刀具磨損，影響產(chǎn)品質(zhì)量。在切削過(guò)程中，切削液通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流等方式，把熱量快速?gòu)那邢鲄^(qū)帶走。

潤(rùn)滑作用。在機(jī)械加工過(guò)程中，刀具與金屬表面產(chǎn)生的摩檫力是影響加工質(zhì)量的一大因素，它是由刀具前后端面與切削表面加工材料的回彈接觸所產(chǎn)生。在加工過(guò)程中，切削液滲透到刀具前后端面與切削表面之間，在兩者的接觸部位形成潤(rùn)滑油膜，減少兩者的接觸面積，從而減少摩擦與黏結(jié)，起到潤(rùn)滑效果。

清洗作用。在機(jī)械加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的切屑、磨屑，若不能及時(shí)排出沖洗掉，使其停留在切屑區(qū)或黏附在刀具上，形成積屑瘤，繼續(xù)加工時(shí)，會(huì)產(chǎn)生刀痕、震紋等現(xiàn)象，降低工件表面的粗糙度。切削液的清洗作用便是對(duì)加工過(guò)程產(chǎn)生的切屑、磨屑等雜質(zhì)進(jìn)行沖刷，消除雜質(zhì)在加工過(guò)程造成的負(fù)面影響。

防銹作用。在機(jī)械加工過(guò)程中，金屬工件極易受到水分、酸性或堿性物質(zhì)等介質(zhì)的影響，由于化學(xué)或者電化學(xué)腐蝕作用，使工件出現(xiàn)腐蝕，影響工件最終質(zhì)量和性能。切削液中含有的防銹蝕溶劑，使切削液在加工過(guò)程中沖洗工件表面時(shí)，在工件表面形成一層均勻牢固的油膜或氧化膜，隔絕腐蝕介質(zhì)與工件表面的直接接觸，抑制化學(xué)或者電化學(xué)腐蝕作用，防止腐蝕介質(zhì)對(duì)工件表面的侵蝕，同時(shí)對(duì)刀具的防銹和機(jī)床保養(yǎng)也都起到了積極的作用。

切削液按照介質(zhì)可分為油基型和水基型兩類。油基型切削液主要由礦物油、油性劑，以及少量油溶性防銹劑和極壓劑等構(gòu)成，具有潤(rùn)滑性能和防銹性能良好的特點(diǎn)，但易產(chǎn)生油霧，甚至著火。水基型切削液具有低能耗、低成本、低公害的特點(diǎn)，且具有油基型切削液難以比擬的冷卻性能，是機(jī)械加工中普遍采用切削液類型。合理選擇并正確使用切削液，能夠有效地降低加工工件表面粗糙度，提升工件表面質(zhì)量，降低切削溫度，減少切削阻力，提高刀具的使用壽命，從而達(dá)到提升工件質(zhì)量和生產(chǎn)效率的目標(biāo)。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，金屬機(jī)加工過(guò)程中，合理、正確地使用切削液，可使切削溫度降低60℃～150℃，切削阻力減少15%～30%，加工工件的表面粗糙度降低1～2級(jí)，并且能極大限度地提升刀具的使用壽命。本文通過(guò)銑切試驗(yàn)，針對(duì)4種牌號(hào)的水基型切削液，研究其在切削典型鋁合金、鈦合金和不銹鋼時(shí)對(duì)已加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律，優(yōu)選出適合2024-T351鋁合金、TCA M鈦合金和OCrl8Ni9固溶態(tài)不銹鋼材料的切削液。

1試驗(yàn)用材料和設(shè)備

1.1材料

采用1#、2#、3#、4#四種不同廠商生產(chǎn)的水基切削液，配制濃度統(tǒng)一為8%。被加工材料：2024-1351，材料屬性見(jiàn)表1。TC4 M，材料屬性見(jiàn)表2。OCrl8Ni9固溶，材料屬性見(jiàn)表3。試樣尺寸100mmx200mmx20mm，每種材料試樣數(shù)量4個(gè)，試樣表面粗糙度Ra<3.2，試樣平面度≤0.05mm。

1.2刀具和設(shè)備

2024-T351試樣采用W6M05Cr4V2AL/45立銑刀，TC4 M試樣采用HWY804/9SiCr立銑刀，OCrl8Ni9采用M42/45#立銑刀。銑切設(shè)備型號(hào)B1-400K。粗糙度測(cè)試儀型號(hào)MahrPerthometer M1。

2試驗(yàn)過(guò)程

采用4種切削液，分別進(jìn)行2024-T351、TCA M、OCrl8Ni9三種材料的銑切試驗(yàn)，試驗(yàn)選取加工參數(shù)如表4所示。同一種材料的四塊試樣采用同規(guī)格新刀具和相同的銑切參數(shù)去除相同的量，銑切去除100mmx45mmx5mm。銑切后測(cè)試不同切削液條件下的試樣表面粗糙度Ra。

3試驗(yàn)結(jié)果

2024-T35 1試樣表面粗糙度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5，TC4 M試樣表面粗糙度結(jié)果見(jiàn)表6，OCr18Ni9試樣表面粗糙度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7。

從表5、表6、表7可以看出，采用相同的銑切參數(shù)，4種不同切削液在同種材料上對(duì)應(yīng)的已加工試樣的表面粗糙度是有差異的。如表5所示2024-T351材料銑切后1#切削液平均粗糙度最高，為1.617um，3#平均粗糙度最低，為1.029um。如表6所示TCA M材料銑切后4#切削液平均粗糙度最高為1.890um，1#切削液平均粗糙度最低，為0.493um。如表7所示OCrl8Ni9材料銑切后4#切削液平均粗糙度最高，為1.267txm，2#切削液平均粗糙度最低，為0.550um。

從表5、表6、表7可以看出，采用相同的銑切參數(shù)，同種切削液在不同材料上進(jìn)行銑切后，已加工試樣的表面粗糙度有差異。如1#切削液在2024-T351試樣上與其他三種切削液相比其對(duì)應(yīng)的試樣表面粗糙度最高，但在TCA M上又比其他三種切削液對(duì)應(yīng)的試樣粗糙度低。

4結(jié)語(yǔ)

（1）為保證有更好銑切后的表面質(zhì)量，需要針對(duì)典型材料進(jìn)行切削液的優(yōu)選測(cè)試。

（2）本文通過(guò)采用相同的銑切參數(shù)，用4種不同切削液在同種材料上銑切后發(fā)現(xiàn)，3#切削液在2024-T351材料上的平均粗糙度最低，為1.029um。1#切削液在TCA M材料上的平均粗糙度最低，為0.493um。2#切削液在OCr18Ni9材料上的平均粗糙度最低，為0.550um。