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为什么要使用切削液?

Edit: 溧阳市汇丰特种油品厂    Date: 2019-08-22

切削液进入切削区,可以改善切削条件,提高工件加工质量和切削效率。切削液主要有冷却、润滑、清洗和防锈等作用。

润滑

金属切削加工液(简称切削液)在切削过程中的润滑作用,可以减小前刀面与切屑,后刀面与已加工表面间的摩擦,形成部分润滑膜,从而减小切削力、摩擦和功率消耗,降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损,改善工件材料的切削加工性能。

在磨削过程中,加入磨削液后,磨削液渗入砂轮磨粒-工件及磨粒-磨屑之间形成润滑膜,使界面间的摩擦减小,防止磨粒切削刃磨损和粘附切屑,从而减小磨削力和摩擦热,提高砂轮耐用度以及工件表面质量。

冷却

切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具(或砂轮)、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和工件处带走,从而有效地降低切削温度,减少工件和刀具的热变形,保持刀具硬度,提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷却性能和其导热系数、比热、汽化热以及粘度(或流动性)有关。水的导热系数和比热均高于油,因此水的冷却性能要优于油。

清洗

在金属切削过程中,要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒,防止机床和工件、刀具的沾污,使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利,不致影响切削效果。对于油基切削油,粘度越低,清洗能力越强,尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削油,渗透性和清洗性能就越好。含有表面活性剂的水基切削液,清洗效果较好,因为它能在表面上形成吸附膜,阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上,同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上,把它从界面上分离,随切削液带走,保持切削液清洁。

防锈

在金属切削过程中,工件要与环境介质及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀,与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。此外,在工件加工后或工序之间流转过程中暂时存放时,也要求切削液有一定的防锈能力,防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀性物质对金属产生侵蚀。特别是在我国南方地区潮湿多雨季节,更应注意工序间防锈措施。

02、切削液种类

切削液有很多种类,应根据工件材料、加工方法、刀具材料等针对性的选用。机床加工中常用的切削液主要有水溶性切削液和切削油两种。

水溶性切削液

水溶性切削液又分为合成切削液、乳化液、化学合成液和量离子型切削液。

合成切削液

合成切削液又称为水溶液,它的主要成分是水,由水和防锈剂(亚硝酸钠、碳酸钠)按一定的比例配制而成。合成切削液冷却性能和清洗性能好,但润滑性能较差,被广泛用于磨削或粗加工中。

乳化液

乳化液是在水中加入乳化油搅拌而成的乳白色液体。乳化油由矿物油与表面油性乳化剂配置而成。乳化液具有良好的冷却作用,加入一定比例的油性剂和防锈剂,则可成为既能润滑又能防锈的乳化液。

乳化液的冷却和润滑性能可以在一定的范围内调节。若乳化油所占的比例大一些,其润滑性能有所提高,冷却性能会相应降低。

乳化液按所用的乳化油不同,可分为普通型、防锈型和极压性。

低浓度乳化液主要起冷却作用,高浓度乳化液主要起润滑作用。乳化液适用于精加工和复杂工序加工。

化学合成液

化学合成液是较新型的高性能切削液,具有良好的冷却、润滑、清洗和防锈功能。常用于高速磨削,可提高生产率、砂轮耐用度和磨削表面。

量离子型切削液

切削时,量离子型切削液摩擦产生的静电荷,可与母液在水溶液中离解成的各种强度的离子迅速反应而消失,从而降低切削温度。量离子型切削液常用于磨削或粗加工中。

切削油

切削油又称为非水溶性切削液,它是由矿物油和少量添加剂组成的。其主要成分是矿物油,少数采用动物油和植物油。因为切削油的润滑效果好,而冷却效果较差,所以一般用于中、低速等切削的精加工工序。如普通车削、攻螺纹可选用煤油;在加工有色金属和铸铁时,为了保证加工表面质量,常用煤油或煤油和矿物油的混合油;螺纹加工时采用蓖麻油或豆油等。矿物油的油性差,不能形成牢固的吸附膜,润滑能力差。在低速时,可加入油性剂,在高速或重切削时加入硫、磷、氯等极压添加剂,能显著地提高润滑效果和冷却作用。

03

切削液的合理选择

 

粗加工时切削液的选择

高速钢刀具,切削余量大,选用冷却为主的切削液(如3%~5%的乳化液);

 

硬质合金刀具的耐热性好。在重型切削或切削特殊材料时,为防止高温下刀具发生粘结和扩散磨损,可选用低浓度的乳化液或水溶液,但必须连续、充分地浇注,不可断断续续,以免因冷热不均匀产生很大热应力,使刀具因热裂而磨损。

低速切削时,刀具以硬质点磨损为主,宜选用以润滑性能为主的切削油;在较高速度切削时,刀具主要是热磨损,要求切削液有良好的冷却性能,宜选用水溶液和乳化液。

精加工时切削液的选用

精加工以减小工件表面粗糙度值和提高机床加工响应为目的,因此应选用润滑性能好的切削液。

加工一般钢件时,切削液应具有良好的渗透性、润滑性和一定的冷却性。

高速钢刀具在中、低速下(包括铰削、拉削、螺纹加工、插齿、滚齿加工等),应选用极压切削油或10%~12%极压乳化液。硬质合金刀具精加工时采用的切削液与粗加工时采用的基本相同,但应提高其润滑性能。

加工铜、铝及其合金和铸铁时,可选用10%~12%的乳化液。但应注意,因硫对铜有腐蚀作用,因此,切削铜及其合金时不能选用含硫的切削液。

切削难加工材料时切削液的选用

切削高强度钢、高温合金等材料时,由于材料中所含硬质点多、热导率小,加工均处于高温高压的边界润滑状态,因此,宜选用润滑和冷却性能均好的极压切削油或极压乳化液。

磨削加工中切削液的选用

磨削的速度高、温度高,热应力会使零件变形,甚至产生表面裂纹,且磨削产生的细碎屑会划伤已加工表面。所以宜选用冷却、清洗性能好的水溶液或普通乳化液。但磨削难加工材料时,宜选用润滑性能好的极压乳化液和极压切削油。

封闭或半封闭容屑加工时切削液的选用

钻削、攻螺纹、铰孔和拉削等加工的排屑方式为封闭或半封闭状态,刀具导向与校正部分与已加工表面摩擦严重,宜选用乳化液、极压乳化液和极压切削油,以降低切削温度和切削力。

 

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