金屬切削加工中切削液的選用和維護

劉豐 王金剛

摘 要：隨著科學技術(shù)和機械加工工業(yè)的不斷發(fā)展，特別是大量的難切削材料的應用和對產(chǎn)品零件加工質(zhì)量要求越來越高，合理選擇切削液對于提高工件質(zhì)量及機床的使用壽命和效率有著非常重要的作用。文章介紹了切削液的種類、特點，并著重說明了切削液的選用原則以及切削液的維護。

關(guān)鍵詞：切削；切削液；選用；維護

1 前言

切削液是一種用在金屬切削、磨削加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業(yè)用液體。合理選用冷卻潤滑液，可以有效地減小切削過程中的摩擦，改善散熱條件，而降低切削力，切削溫度和刀具磨損，提高刀具耐用度，切削效率和已加工表面質(zhì)量及降低產(chǎn)品的加工成本。為了使工件、刀具和機床不受周圍介質(zhì)的腐蝕，防止切削過程中產(chǎn)生的細屑或磨粒附在刀具、工件加工表面和機床運動部件上造成機械擦傷，切削液除了應具有冷卻和潤滑作用外，還要具備一定的防銹和沖洗作用。

2 切削液分類

2.1 水基切削液

2.1.1 水溶液。水溶液的主要成分是水，在其中加入一定量的防銹和油性添加劑，還能起到一定的防銹和潤滑作用。由于水的導熱系數(shù)是油的導熱系數(shù)三倍，所以它的冷卻性能好，呈透明狀，常在磨削中使用。

2.1.2 乳化液。按用途可分為：普通乳化液：它是由防銹劑，乳化劑和礦物油配制而成。清洗和冷卻性能好，兼有防銹和潤滑性能。防銹乳化液：在普通乳化液中，加入大量的防銹劑，其作用同上，用于防銹要求嚴格的工序和氣候潮濕的地區(qū)。極壓乳化液：在乳化液中，添加含硫，磷，氯的極壓添加劑，能在切削時的高溫、高壓下形成吸附膜，起潤滑作用。

根據(jù)乳化液中的礦物油含量和礦物油粒度可分為：粗乳液：含油60%～90%，油滴粒度大于1μm，外觀為乳白色；微乳液：含油40%～50%，油滴粒度小于1μm，外觀呈半透明灰色；乳化液中礦物油的作用是作油性劑、防銹劑等添加劑的載體。各種添加劑配制得當能使乳化液切削液獲得良好的冷卻效果，同時還有相當好的潤滑和除銹性能。這些特點使乳化液避免了油基切削液容易產(chǎn)生煙霧、起火的缺點而用在大量切削熱生成的切削加工場合。另外，乳化液價格便宜，使用衛(wèi)生安全。

乳化液的缺點是容易因溫度上升、現(xiàn)場維護不當造成繁殖細菌、霉菌等，使乳化液中的有效成分產(chǎn)生化學分解而發(fā)臭、變質(zhì)而縮短使用壽命。

2.1.3 化學合成切削液。不含礦物油類，在水中添加水溶性防銹劑、油性劑、極壓抗磨添加劑、表面活性劑、防腐劑和消泡劑等多種功能性添加劑。稀釋液呈透明狀或半透明狀?；瘜W合成切削液的冷卻和清洗性能非常優(yōu)良，適合高速切削；加工工件時具有良好的可見性，特別適合數(shù)控機床、加工中心等現(xiàn)代加工設備使用；穩(wěn)定性和抗腐敗能力比乳化液強，使用壽命長。缺點是與乳化液相比，潤滑和防銹性能較差。

2.2 油或油基切削液

油或油基切削液主要成分是礦物油，根據(jù)礦物油內(nèi)添加物的不同可分為：脂肪油切削油：在礦物油內(nèi)添加一定的脂肪油，此類油的潤滑性良好，常用于機械零件的精密加工；極壓切削油：在礦物油內(nèi)添加一定比例的極壓添加劑，進一步提高切削油的耐溫耐壓性能；復合切削油：由礦物油、油性添加劑和極壓添加劑配制而成，對金屬表面有極佳的吸附作用，在很寬的溫度范圍內(nèi)能保持切削油的潤滑性能，適合多工位切削及多種材料的的切削加工。

3 切削液的選用

3.1 工藝要求和切削特點

（1）粗加工時，要求以冷卻為主，一般應選用冷卻作用較好的切削液，如水溶液或低濃度的乳化液等；（2）精加工時，主要希望提高加工質(zhì)量和減少刀具磨損，一般應選用潤滑作用較好的切削液，如高濃度的乳化液或切削油等；（3）加工孔時，應選用濃度大的乳化液或極壓切削液。（4）深孔加工時，應選用含有極壓添加劑濃度較低的切削液。（5）磨削時，應選用清洗作用好的切削液。

3.2 被加工材料的性質(zhì)

切削普通鋼材時一般用乳化液或硫化油；加工不銹鋼、高強度鋼和高溫合金鋼時，應選用活性高、含抗磨、極壓添加劑的切削液；對于容易加工的材料則選用不含極壓添加劑的切削液。切削有色金屬和輕金屬時，切削力和切削溫度都不高，可選用礦物油和高濃度乳化液，為避免腐蝕工件應注意不要使用含硫化油的切削液。切削鎂合金時為防止燃燒起火一般不使用水基切削液，可采用低粘度油作為切削液。切削鑄鐵與青銅等脆性材料時，切屑常呈崩碎狀，容易隨切削液到處流動，流入機床導軌之間造成部件損壞，可以不使用切削液，或者使用冷卻和清洗性能好的低濃度乳化液。

3.3 刀具材料

3.3.1 工具鋼刀具。工具鋼耐熱溫度低，在高溫下會失去硬度，只能適用于一般材料的切削。切削加工時，要求冷卻液的冷卻效果要好，一般采用乳化液為宜。

3.3.2 高速鋼刀具。高速鋼刀具是以鉻、鎳、鎢、鉬、釩（有的還含有鋁）為基礎(chǔ)的高級合金鋼，它們的耐熱性明顯地比工具鋼高，允許的最高溫度可達600℃。高速粗切削時，切削量大，產(chǎn)生大量的切削熱，為避免工件燒傷而影響加工質(zhì)量，應采用冷卻性好的水基切削液；如果用高速鋼刀具進行中、低速的精加工時，為減小刀具和工件的摩擦黏結(jié)，抑制切削瘤生成，提高加工精度，一般采取油基切削液或高濃度乳化液。

3.3.3 硬質(zhì)合金刀具。硬質(zhì)合金刀具是由鎢（W）、鈦（Ti）、鉭（Ta）的碳化物和一定量的鈷（Co）組成，它的硬度和耐磨性能大大超過高速鋼，最高允許工作溫度可達1000℃，在加工鋼鐵材料時，可減少切屑間的粘結(jié)現(xiàn)象。在選用切削液時，要考慮盡可能使硬質(zhì)合金刀具均勻受熱，避免激冷激熱而損壞刀具。在加工一般的材料時，經(jīng)常采用干切削，但在干切削時，工件溫升較高，使工件易產(chǎn)生熱變形，影響工件加工精度，而且在沒有潤滑劑的條件下進行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨損也加快。在選用切削液時，一般油基切削液的熱傳導性能較差，使刀具產(chǎn)生驟冷的危險性要比水基切削液小，所以一般選用含有抗磨添加劑的油基切削液為宜。

3.3.4 陶瓷刀具、金剛石刀具。這些刀具材料的高溫耐磨性及硬度比硬質(zhì)合金還要好，一般采用干切削，但考慮到均勻的冷卻和避免溫度過高，也常使用水基切削液。

4 切削液的維護

（1）確保液體循環(huán)路線的暢通。防止雜油、雜物等混入供液系統(tǒng)，及時排除循環(huán)路線的金屬屑、金屬粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪屑，以免造成切削液循環(huán)管路堵塞。（2）抑菌。切削液在適當?shù)沫h(huán)境和條件下極易滋生細菌，降低切削液的理化指標和使用性能?？刹捎枚ㄆ谕度霘⒕鷦┖陀贸⑦^濾等手段抑制細菌的繁殖。（3）切削液的凈化。污染切削液的物質(zhì)主要是金屬粉末和砂礫細粉、飄浮油和游離水、微生物和繁殖物，如不及時凈化，切削液將很快發(fā)臭，使用效果變差并降低機床泵組使用壽命。（4）調(diào)整濃度。每天用折光儀檢測切削液的濃度，并及時調(diào)整，正確的濃度可以保證切削液的穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

水基和油基切削液各有優(yōu)缺點，適用工況也不全相同，選用時應該綜合各種條件進行。切削液的維護重點在于凈化和抑菌，可根據(jù)具體情況采用單機過濾或集中過濾。切削液的合理選用及管理維護，能有效保證切削加工的需要。

參考文獻

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作者簡介：劉豐（1968-），男，講師，長期從事機械制造與加工的教學與實訓指導工作。