加工难切削材料时切削液的选取

加工难切削材料时切削液的选取难切削材料中，有的硬度高达65～70HRC，抗拉强度比45号钢的抗拉强度高三倍左右，造成切削力比切削45号钢高200％～250％；有时材料导热系数只有45号钢导热系数的1／4～1/7或更低，造成切削区热量不能很快传导出去，形成高的切削温度，限制切削速度的提高；有的材料高温硬度和强度高，有的材料加工硬化的程度比基体高50％～200％，硬化深度达0.l～0.3mm，造成切削的困难；有的材料化学活性大，在切削中和刀具材料产生亲和作用，造成刀具产生严重的粘结和扩散磨损；有的材料弹性模量极小和弹性恢复大及延伸率很大，更难于切削。因为，在切削各种难切削材料时，要根据所切材料各自的性能与切削特点与加工阶段，选择相宜的切削液，以改善难切削材料的切削加工性，而达到加工的目的。常用的切削液有：水溶液、普通乳化液、极压乳化液、矿物油、植物油、动物油、极压切削油等。其中，水溶液的冷却效果最好，极压切削液的润滑效果最好。一般的切削液，在200℃左右就失去润滑能力。可是在切削液中添加极压添加剂(如氯化石蜡、四氯化碳、硫代磷酸盐、二烷基二硫、代磷酸锌）后，就成为润滑性能良好的极压切削液，可以在600～1000℃高温和1470～1960MPa高压条件下起润滑作用。所以含硫、氯、磷等极压添加剂的乳化液和切削油，特别适合于难切削材料加工过程的冷却与润滑。下面介绍几种难切削材料加工时的切削液选用。不锈钢：在粗加工时，选用3%～5%乳化液或10％～15%极压乳化液、极压切削油、硫化油；在精加工时，选用极压切削油或10%～20%极压乳化液、硫化油、硫化油80%～85%加CCl415%～20%、矿物油78%～80%加黑机油或植物油和猪油18%加硫1.7%、全损耗系统用油90%加CCl410%、煤油50%加油酸25%加植物油25%、煤油60%加松节油20%加油酸20%；拉削、攻螺纹、铰孔时，采用10%～15%极压乳化液或极压切削油、硫化豆油或植物油；在硫化油中加10%～20%CCl4、在猪油中加20%～30%CCl4、或在硫化油中加10%～15%煤油用于铰孔；在硫化油中加入15%～20%CCl4或用白铅油加全损耗系统用油或用煤油稀释氯化石蜡或用MoS2油膏用于攻螺纹；在滚齿或插齿时，用20%～25%极压乳化液或极压切削油；在钻孔时，用10%～15%乳化液或10%～15%极压乳化液、极压切削油、硫化油、MoS2切削剂。高温合金：除采用切削不锈钢所用的切削液外，在粗加工时，采用硫酸钾2%加亚硝酸钾1%加三乙醇胺7%加硼酸7%～10%加甘油7%～10%加水余量；或采用葵二酸7%～10%加亚硝酸钠5%加三乙醇胺7%～10%加硼酸7%～10%加甘油7%～10%加水余量。钛合金：粗加工时，采用3%～5%乳化液或10%～15%极压乳化液；精加工时，采用极压切削油或极压水溶液、CCl4加等量的酒精；拉削、攻螺纹和铰孔时，采用板压切削油或蓖麻油、油酸、硫化油、氯化油、蓖麻油60%加煤油40%；钻孔时，采用极压乳化液或极压切削油、硫化油、电解切削液。高强度钢切削加工时，除选用常用切削液和极压切削液外，用豆油或菜子油作为攻螺纹切削液，效果较好；加工铜时，用CCl4加N32全损耗系统用油或用MoS2润滑脂作润滑剂；精加工纯铁时，用酒精稀释蓖麻油作切削液；切削软橡胶时，用酒精或蒸馏水作切削液。金属切削液在切削过程中有哪些作用？金属切削过程中，正确的选择液能降低切削力、摩擦，及时带走热量以降低切削温度，减小刀具磨损，提高刀具耐用度，改善工件表面粗糙度，保证工件加工精度，达到最佳的经济效果。切削液主要有以下四个方面作用：冷却作用切削液通过和发热的刀具、切屑和工件间的对流和汽化作用将切削热带走，从而有效地降低切削温度，减小工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高刀具的加工精度和耐用度。切削液的冷却性能和它的导热系数、比热容、汽化热以及流动性（黏度）有关。水基的切削液冷却性能比油基的要好。切削液对刀尖切削区的浸润性对冷却效果有较大影响。浸润性好的切削液能迅速扩散到刀具与工件，或刀具与切屑接触的缝隙中，将强冷却效果。加入有效的表面活性剂能使切削液的浸润性大大提高。此外，切削液的冷却效果还与其泡沫有关（因为泡沫内是空气，空气的导热性比水差），切削液的泡沫多，其冷却性能就差。所以，在合成切削液中常添加少量的乳化硅油消泡剂。另外，改变液体流速和流量等流量条件，能有效地提高切削液的冷却效果；采用喷雾冷却方法使液体容易汽化，也能明显的提高冷却性能。润滑作用润滑作用是指：切削液减小前刀面和切屑、后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜的作用。切削液良好的润滑作用可减小摩擦和功率消耗刀具磨损，以获得较好的工件表面质量。通常油基切削液的润滑性能比水基的好，而加入油性和极压添加剂的油基切削液润滑性能更好。油性添加剂的主要成分是带有极性基的长链有机化合物（如高级脂肪酸，高级醇等），通过极性基在金属表面上形成一层吸附膜，起到隔绝刀具与工件、切屑的作用，从而减小摩擦与切削力。对于低速、温度较低、精密切削的场合可使用油性添加剂，温度超过200oC时，吸附膜就会遭到破坏而失去润滑作用。极压添加剂的主要成分是含有硫、磷、氯等元素的化合物（如氯化石蜡、硫化脂肪、磷酸酯），它们能在高温高压的条件下与金属表面发生化学反应，生成硫化铁氯化铁磷酸铁等比铁的剪切强度低的化合物，能防止刀具与工件发生冷焊显象，亦降低了刀具和工件、切屑间的摩擦，抑制了积屑瘤的形成。切削液的润滑作用和其渗透性有关，渗透性好的切削液能及时渗入到刀尖切削区形成润滑膜，以降低切削阻力和摩擦系数。清洗作用切削过程中，切屑、铁粉、磨屑、油污、沙粒等常常黏附在工件、刀具或砂轮的表面及缝隙中，同时沾污机床和工件，使刀具或砂轮的切削刃口变钝，影响到切削效果。所以要求切削叶应具有良好的清洗作用。油基切削液黏度越低，清洗能力越强。而含有表面活性剂的水基切削液清洗能力较强。（表面活性剂在工件表面上形成吸附膜，吸附各种污染物粒子，阻止其粘附在工件和刀具上）防锈作用切削加工中，工件要和环境介质中的一系列腐蚀性物质接触（如水、氧、二氧化碳、硫化氢、氯离子、游离酸碱以及切削液分解或氧化变质产生的油泥等）。这需要切削液具有一定的防锈能力，保护工件和机床部件不发生腐蚀。除了以上四个主要方面，切削液还应具有以下性能：不能对机床涂漆部件产生不良影响；稳定性良好，贮藏中不应产生分层、析油等现象；对细菌、霉菌有一定的抵抗性，不易发臭、变质；对人体和环境安全，无刺激性气味，便于回收。金属切削液应该如何选择和使用？首先要了解到油基和水基切削液的特性。一般来说，油基切削液的润滑性能好，而水基切削液冷却性能好，而乳化液即具有一定的润滑性和防锈性，又有一定的冷却性和清洗性，但是容易产生微生物而发生分解变质。主要从下列几个方面考虑切削液的选择根据工件材料选择工件材料的可切削性对切削液的选择具有重要的意义。切削加工的具体情况和要求不同，切削加工的难易程度就不同。粗加工时，要求刀具的磨损慢和加工生产率高；精加工时，要求工件有高的精度和较小的表面粗糙度。对于难加工的材料应选用活性高、含抗磨、极压添加剂的切削液；对于容易加工的材料则选用不含极压添加剂的切削液。切削有色金属和轻金属时，切削力和切削温度都不高，可选用矿物油和高浓度乳化液。切削合金钢时，如果切削量较低、表面粗糙度要求较小（如拉削以及螺纹切削），此时需要优异润滑性能的切削液，可选用极压切削油和高浓度乳化液。切削铸铁与青铜等脆性材料时，切削中常形成崩碎切屑，容易随切削液到处流动，流入机床导轨之间造成部件损坏，可使用冷却和清洗性能好的低浓度乳化液。根据工件方法选择较高切削速度的粗加工中（例如：车削、铣削、钻削），要求切削液具有良好的冷却性能，这时应选用水基切削液以及低浓度乳化液。在一些精密的高强度加工中（例如：拉削、攻丝、深孔钻削、齿轮加工），此时需要切削液具有优异的润滑性能，可选用极压切削油和高浓度乳化液。a．工具钢刀具：此类刀具的耐热温度在200—300oC，耐热性能差，高温下会失去硬度，因此要求采用冷却性能好的切削液，以低浓度乳化液为宜。b．高速钢刀具：高速粗切削时，切削量大，产生大量的切削热，为避免工件烧伤而影响加工质量，应采用冷却性好的水基切削液；如果用高速钢刀具进行中、低速的精加工时，为减小刀具和工件的摩擦黏结，抑制切削瘤生成，提高加工精度，一般采取油基切削液或高浓度乳化液。c．硬质合金刀具：此类刀具熔点和硬度较高，化学和热稳定性较好，切削和耐磨性能比高速钢刀具要好的多。在一般的加工中可使用油基切削液。如果是重切削时，切削温度很高，容易极快磨损刀具，此时应使用流量充足的冷却润滑液，以3%—5%的乳化液为宜（采用喷雾冷却，效果更好）。d．陶瓷刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具：这些刀具硬度和耐磨性较高，切削时一般不使用切削液，有时也可使用水基切削液。根据机床要求选择选择切削液时，必须要考虑到机床结构是否适应。一般要按照机床说明书规定的切削液品种，如没有特殊理由不要轻易更改，以免导致机床损坏。根据经济效益选择选择切削液必须进行综合的经济分析，正确的评价切削液的经济效益。费用大致有：购买切削液的费用、切削液的管理费用、切削刀具的耗损费、生产效率的提高、切削液的使用周期、切削液的废弃处理费用等诸多方面。在加工产品的总费用里，购买切削液的费用只占很小一部分，如果正确地选用了切削液而改善了产品质量和操作环境，提高了加工效率，延长刀具的耐用度，减少了切削液补充、管理的费用…..从而带来显著的经济效益。如果选用不当，会产生相反的效果。所以需要进行综合的经济分析。其他方面的考虑如果选用了油基切削液，就需要强调防火安全性；如果选用了水基切削液，就应考虑切削液的排放问题，企业应具备废液处理设施和采取相应措施。另外需要遵循安全卫生法、消防法、污水排放法等法规。润滑技术在金属加工工艺方面的应用在金属加工设备的工艺润滑中到处存在着摩擦学问题，是摩擦学技术充分发挥和应用的一个很重要领域，只要重视这方面工作，就能促使生产成本降低；能耗下降；污染减少；工艺简化；科技含量提高等。但实际生产过程中往往被忽视这一重要手段，现将一些应用实例整理如下。1．车床上加工不锈钢件：在C602-1车床上加工不锈钢件（材料Cr18Ni9V，外圆Φ44.8mm，孔Φ15mmX131mm）原采用普通N32全损耗机械油作切削油，刀具寿命短，特别是孔加工刀具平均加工1～2个零件要修磨一次。自改用专用不锈钢金属加工油后在同样工况下刀具寿命延长10倍，且加工出工件表面粗糙度也明显改善。2．多轴自动车床切削油与润滑油长期相通怎么办？国产的多轴自动（例C2150-6D六轴自动车床），由于机床自身润滑油箱小（仅40kg），加上润滑系统机油泵出后很难回到原油箱，这样40kg的小油箱开车后不久被吸干。不少机油跑到切削油的大油箱里，为保持平衡，不少机床用户将切削和润滑两只大小油箱联通，造成润滑油箱内全是被严重污染的切削油，致使机床磨损严重、精度下降快。改进办法是：①推广采用切削润滑两用油（例RQ两用润滑油）；②在原润滑系统油泵后再加装一只精过滤器，确保机床润滑系统的清洁；③取消切削油箱，采用二硫化钼蜡笔润滑刀具或者采用气相润滑干切削装置等。3．高速切削蜗杆是否一定要用氯化石蜡？切削油加氯化石蜡生产效率可提高10倍以上，但氯化石蜡是有毒有害物质，不能长期使用。改用MoS2油剂做切削液，可取得同样的效果。4．凸轮轴深孔加工的润滑：某厂加工Φ8mmX800mm凸轮轴深孔时，因切削液选用不当，每加工一件要修磨深孔钻头三次。自从在原切削液中添加5%～7%“ER”金属调理剂后因刀具与工件间润滑性能大大改善，在其它条件相同的工况下，每加工3件凸轮轴深孔才修磨一次钻头，深孔钻头寿命延长9倍。5．大型磨床修砂轮时产生火花不匀怎么办？对砂轮进行修整时，时常发生修磨火花不均匀的难题，特别是在微进给（ap=0.015mm）时更严重，为此在机修人员的配合下，笔者在磨头主轴箱（原液体）内加入油性添加剂以提高轴承的油膜强度，这样