切削液基礎(chǔ)知識

1、切削液基礎(chǔ)知識 切削液是一種用在金屬切、削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業(yè)用 液體切削液是金屬切削加工的重要配套材料。 18 世紀(jì)中后期以來，切削液在各種金屬加工領(lǐng) 域中得到了廣泛的應(yīng)用。 20 世紀(jì)初，人們從原油中提煉出大量潤滑油，發(fā)明了各種潤滑油添 加劑，真正拉開了現(xiàn)代切削液技術(shù)的歷史序幕。 一、切削液的組成及性能特點(diǎn) 切削液的品種繁多，作用各異，分為油基切削液和水基切削液兩大類。油基切削液也叫 切削油，它主要用于低速重切削加工和難加工材料的切削加工。水基切削液分為 3 大類乳化 切削液、微乳化切削液和合成切削液。 二、切削液的作用 使用切削液的主要目的是為減少切削能耗，及

2、時(shí)帶走切削區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的熱量以降低切削溫 度、減少刀具與工件間的摩擦和磨損、提高刀具使用壽命，保證工件加工精度和表面質(zhì)量， 提高加工效率，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效果。切削液在加工過程中的這些效果主要來源于其潤滑作用、 冷卻作用、清洗作用和防銹作用。此外，因?yàn)榍邢饕菏怯椭瘜W(xué)制品，直接與操作人員、工 件和機(jī)床相接觸，對其安全性和腐蝕性也必須有一定的要求。 三、切削液的發(fā)展趨勢 眾所周知，切削液具有潤滑、冷卻、清洗及防銹等作用，對提高切削加工質(zhì)量和效率、 減少刀具磨損等均有顯著效果。近十多年來，我國的切削液技術(shù)發(fā)展很快，切削液新品種不 斷出現(xiàn)，性能也不斷改進(jìn)和完善，特別是 20世紀(jì) 70 年代末生產(chǎn)的水基合成切

3、削液和近幾年 發(fā)展起來的半合成切削液 （微乳化切削液 ）在生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用，為機(jī)械加工向節(jié)能、減少 環(huán)境污染、降低工業(yè)生產(chǎn)成本方向發(fā)展開辟了新路徑。 四、切削液的選用 切削液都是按照油基切削液和水基切削液來選用的?？傮w上看，在加工質(zhì)量和刀具壽命 方面，油基切削液比水基切削液要優(yōu)越，盡管隨被加工材料、加工方法、加工條件的不同其 優(yōu)劣程度會有所差異。所以，水基切削液應(yīng)該用于存在著比加工質(zhì)量和刀具壽命更優(yōu)先的場 合。 五、其他切削液 1）膏狀及固體潤滑劑 在攻螺紋時(shí)，常在刀具或工件上涂上一些膏狀或固體潤滑劑。膏狀潤滑劑主要是含極壓 添加劑的潤滑脂。固體潤滑劑主要是二硫化鉬蠟筆、石墨、硬脂酸皂、蠟等

4、。用二硫化鉬蠟 筆涂在砂輪、砂盤、帶、絲錐、鋸帶或圓鋸片上， 能起到潤滑作用并降低工件表面的粗糙度， 延長砂輪和刀具的使用壽命，減少毛刺或金屬的熔焊。 2）氣體冷卻劑 空氣是最常用的氣體冷卻劑，干切削時(shí)就有常壓的空氣存在，起到一定的冷卻作用，但 冷卻效果極差。為了提高氣體的冷卻效果，可以把空氣壓縮，使氣體以較快的流速吹到切削 區(qū)，帶走切削熱，并把切屑吹走，但必須采取防護(hù)措施。采用二氧化碳和氮?dú)獾榷栊詺怏w， 其沸點(diǎn)低于室溫，經(jīng)壓縮后噴到切削區(qū)域，起到蒸發(fā)作用。采用惰性氣體的優(yōu)點(diǎn)是冷卻性能 好，可延長刀具使用壽命，并且透明，可看清加工情況，清除油煙，不會污染工件、切屑和 機(jī)床潤滑劑，但成本相對較高

5、。 藍(lán)德切削液由多種超強(qiáng)功能助劑經(jīng)科學(xué)復(fù)合配伍而成，同時(shí)具備良好的冷卻性能、潤滑 性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)皂基乳化液夏天易臭、 冬天難稀釋、防銹效果差的毛病。 油基切削液的分類和組成 油基切削液主要由基礎(chǔ)油、油性添加劑、極壓添加劑、防銹劑、抗氧劑、消泡劑和降凝 劑等組成。油基切削液是以礦物油為主要成分，根據(jù)加工工藝和加工材料的不同，可以用純 礦物油，也可以加入各類油性添加劑和極壓添加劑，以提高其潤滑效果。 （1）純礦物油：使用煤油、柴油等輕質(zhì)油料和全損耗系統(tǒng)用油等低黏度潤滑油，其中輕質(zhì)油 主要用于鑄鐵件的切削和珩磨及研磨加工，有利于鐵粉和砂輪灰的沉降。純礦

6、物油成本低、 穩(wěn)定性好，對金屬不腐蝕，使用周期長。在使用過程中，即使有少量的切削油漏入齒輪箱、 軸承和液壓系統(tǒng)中或部分潤滑油漏入切削油中，也不致影響機(jī)床性能。但純礦物油由于不含 潤滑添加劑、潤滑效果差，承載能力低，一般只適用于輕負(fù)荷切削及易切削鋼材和有色金屬 的加工。對于要求低溫流動(dòng)性好的切削油，可用聚烯烴等合成油，其凝點(diǎn)可達(dá)零下三十?dāng)z氏 度，但價(jià)格較貴。 （2）脂肪油（或油性添加劑）+礦物油：脂肪油曾被廣泛用作切削油，一般用作精車絲桿、 滾齒、剃齒等精密切削加工，長用的有菜籽油、豆油、豬油等。脂肪油主要由脂肪酸甘油酯 組成，對金屬表面有較強(qiáng)的吸附能力，具有良好的潤滑性能，其缺點(diǎn)是易氧化變質(zhì)，

7、并在機(jī) 床表面形成難以清洗的黏膜（即 黃袍”。脂肪油也可按一定比例（約10%30%）加入礦物 油中，以提高礦物油的潤滑效果。但由于脂肪油為食用油，貨源較少，近年來逐漸被油性添 加劑所代替。 （3）非活性極壓切削油：由礦物油加非活性極壓添加劑組成。所謂非活性極壓切削油是指切 削油在100C、3h的腐蝕試驗(yàn)中，銅片腐蝕在 2級以下（中等程度均勻變色）。這類切削油 的極壓潤滑性好，對有色金屬不腐蝕，使用方便，被廣泛用于多種切削加工工藝。 （4）活性極壓切削油：由礦物油和反應(yīng)性強(qiáng)的硫系極壓添加劑配制而成。這類切削油對銅片 的腐蝕為34級，對有色金屬有嚴(yán)重腐蝕。他有良好的抗燒結(jié)性能和極壓潤滑性能，可提高

8、 高溫和高壓條件下刀具的使用壽命，對刀具積屑瘤有強(qiáng)的控制能力，多用于容易啃刀的材料 和難加工材料的切削。 （5）復(fù)合切削油：由礦物油+油性添加劑和極壓添加劑配制而成。使用油性添加劑如高級脂 肪酸、脂肪油等，能在金屬表面產(chǎn)生物理吸附和化學(xué)吸附，形成一個(gè)分子膜吸附層，可降低 切削時(shí)的摩擦阻力，但這類天加劑只有在較低的溫度時(shí)才有效，當(dāng)溫度高于200C時(shí)，極性 化合物產(chǎn)生解吸和分解而失去潤滑作用。同時(shí)含有油性劑和硫、磷、氯極壓添加劑的復(fù)合切 削油，可以在很寬的溫度范圍內(nèi)保持良好的潤滑狀態(tài)，適用于多工位切削及多種材料的切削 加工。 油基切削液和水基切削液的區(qū)別 油基切削液和水基切削液的區(qū)別表現(xiàn)在四個(gè)方面

9、： 加工性能上的區(qū)別、理化性能上的區(qū)別、 環(huán)衛(wèi)性能上的區(qū)別、經(jīng)濟(jì)性上的區(qū)別。 1加工性能上的區(qū)別 油基切削液與水基切削液之間的差別是顯著的。 總體說來，油基切削液在加工質(zhì)量方面較 好，而在加工效率方面較差。這是因?yàn)橛突邢饕旱臐櫥暂^好，適合于精密加工。但在高 強(qiáng)度切削加工（高速、大進(jìn)給切削）中，因切削溫度較高，油基切削液容易冒煙，甚至有著 火的危險(xiǎn)，而水基切削液不會發(fā)生類似問題。所以，油基切削液不適合高速切削和強(qiáng)力切削。 刀具壽命與切削液組成成份關(guān)系密切。一般說來，油基切削液對刀具磨損較小，但若含有某 些活性劑，亦有加速刀具磨損的傾向。 2、理化性能上的區(qū)別 水基切削液只有冷卻性能和清洗性能

10、兩項(xiàng)較好，其余各項(xiàng)都是油基切削液較好。這是因?yàn)?水的比熱容和熱導(dǎo)率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油。水基切削液一般含有較多的表面活性劑，洗滌能力強(qiáng)， 容易將切屑和污物帶走。但是這類切削液易產(chǎn)生泡沫，需加抗泡性。油基切削液的起泡傾向 小，一般情況下不需要添加抗泡性。工件被加工后，水基切削液在其表面上會留下很薄的殘 留附著層，對鋼鐵類材料有一定的防銹能力，但是在有氧和水（或水蒸氣同時(shí)存在的環(huán)境中 可能產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕；而油基切削液的殘留吸附層較厚而致密，其中的油性物質(zhì)的分子吸附 膜能有效地隔絕氧和水蒸氣，因此防銹能力較好。就腐蝕性而言，一般說來，油基切削液較 輕微，但如果含有活性添加劑，對銅、鋁及其合金還是有一定的腐蝕

11、性。水基切削液一般為 多相體系，尤其是乳化切削液和微乳化切削液穩(wěn)定性較差，在使用過程中受有效成分消耗和 雜質(zhì)的影響容易產(chǎn)生相分離，導(dǎo)致分層、漂浮、沉淀等問題，在微生物作用下容易發(fā)生腐敗 變質(zhì)，因此，管理起來比較難。如果不加管理或管理不善，其使用壽命較短。水基切削液如 果混入機(jī)床液壓系統(tǒng)或潤滑系統(tǒng)，將引起液壓油或潤滑油變質(zhì)；而油基切削液與其他油品的 相容性較好。水基切削液的ph值一般在8到10,堿性較大者有時(shí)會損傷機(jī)床油漆。此外， 水基切削液含有的化學(xué)物質(zhì)較多，并且油水混雜，其廢液要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)有很多處理項(xiàng)目； 而油基切削液的成分以碳?xì)浠衔餅橹?，可回收再利用的比例較大，處理起來也比較簡單。 3

12、、環(huán)衛(wèi)性能上的區(qū)別 切削液的環(huán)衛(wèi)性格包括對皮膚與呼吸道的刺激、 煙霧與起火危險(xiǎn)性以及對作業(yè)環(huán)境的污染 等方面。一般說來，油基切削液，尤其是粘度、閃點(diǎn)較低的油基切削液，對皮膚和呼吸道刺 激性較強(qiáng)，在切削溫度較高時(shí)容易產(chǎn)生煙霧，甚至有起火危險(xiǎn)。此外，油基切削液一旦濺落 到機(jī)床周圍地面上，不易清潔。但是，含有表面活性劑較多的微乳化切削液、堿性過強(qiáng)或者 亞硝酸鹽以及某些防腐殺菌劑含量過多的水基切削液也可能引起皮膚呼吸道疾病。 4、經(jīng)濟(jì)性上的區(qū)別 一般說來， 油基切削液與質(zhì)量好的乳化油價(jià)格接近， 但油基切削液直接使用原液，而乳化 油以及其他類型的水基切削液原液要用水稀釋 15 到 20 倍左右后再使用。

13、因此，油基切削液 的一次性購入成本高，而購入后的管理費(fèi)用和廢液處理費(fèi)用較水基切削液低。 切削液的選擇原則 盡管合理選用切削液是一件很復(fù)雜的事情， 但在實(shí)際操作中， 仍然可以遵循一定的原則對 切削液進(jìn)行合理選擇。 切削加工的多樣性導(dǎo)致切削液選擇的復(fù)雜性， 切削液的選擇原則較多， 大致可歸納為如下幾條，供使用者合理選擇切削液作參考。 1）能延長刀具壽命 這是大多數(shù)情況下切削液應(yīng)具有的重要功能。切削液通過降低刀尖溫度以延長刀具壽命。 在正常切削速度范圍內(nèi)，使用高速鋼刀具是通過化學(xué)作用生成潤滑膜來減輕摩擦、降低溫度 的。對硬質(zhì)合金鋼刀具，選擇切削液應(yīng)注意通過熱傳遞（冷卻作用）來降低刀尖溫度。 2）能改

14、善工件表面光潔度 在低速加工中（如攻絲） 采用具有化學(xué)活性的切削液可減少切削瘤，從而改善加工件的表 面光潔度。對給定刀具壽命，可提高切削液的冷卻能力獲得更佳的光潔度。 3）易清除切屑 清除切屑是切削液的一項(xiàng)重要性能。如在鉆孔中， 需用切削液及時(shí)將切屑排出孔外。 切削 液的密度和流速對清除切屑有重要影響。具有較大密度及較高流速工作的切削液可表現(xiàn)出良 好的排屑性能，因較重的液體在高流速下可傳遞更多的功能以達(dá)到清除切屑的目的。通常水 基切削液較油基切削液的密度大， 具有更好的排屑性能。 盡管空氣密度很小， 但易產(chǎn)生高速， 因而常用于陶瓷刀具及一些硬質(zhì)臺金刀具的干切削加工也十分有效。 4）淺色、低揮發(fā)

15、性、低氣味 工廠中的操作人員都喜歡擁有一個(gè)良好的工作環(huán)境， 因而不喜歡使用對皮膚有刺激性、 易 產(chǎn)生油霧、易弄臟衣服的切削液。一般而言，大多數(shù)操作者寧愿使用水基切削液而不愿用油 基切削液，也喜歡用清亮、色淺的油而不愿用深色油。 5）具有潤滑性和抑制腐蝕的能力 選擇切削液時(shí)還應(yīng)考慮的兩個(gè)因素是潤滑性和抑制腐蝕的能力。 就流體潤滑而言， 當(dāng)加工 件需依靠切削液潤滑時(shí)，其潤滑作用變得非常重要。切削油相對于水基液而言具有更好的潤 滑性，使用水基液應(yīng)具有良好的抗腐蝕性能，某些添加劑應(yīng)能在加工件表面和刀具上形成保 護(hù)膜，隔離空氣中的氧氣起到防銹作用。在某些場合下，因防銹劑及減摩劑的失效需定期更 換切削液。

16、 以上為選擇切削液的幾條基本原則。具體而言，針對不同切削速度、加工工序，工件加工 性能及刀具形狀與材質(zhì)，對切削液的選擇是不同的。 油基切削液與水基切削液的選用原則 油基切削液的潤滑性能較好，冷卻效果較差。水基切削液與油基切削液相比，潤滑性能相 對較差，冷卻效果較好。選用油基切削液與水基切削液要遵循什么原則呢？ 1、追求加工質(zhì)量和刀具壽命的場合選用油基切削液。比如，拉削加工、齒輪加工、螺紋 加工、精密孔加工等。這些大都是中、低切削速度的精密成形加工工序，對表面質(zhì)量和刀具 壽命的要求一般較高，油基切削液的潤滑性較好，抑制積屑瘤和鱗刺的效果顯著，防止刀具 粘結(jié)磨損的能力較強(qiáng)，容易獲得較好的已加工表面

17、質(zhì)量和較長的刀具壽命。 2、追求加工效率的場合選用水基切削液。在高速切削時(shí)，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量大，由此導(dǎo) 致的高溫將加速加具的磨損失效以及工件熱損傷和熱變形。高速切削一般不產(chǎn)生積屑瘤和鱗 刺，對切削液的潤滑性寄予的期望不像中、低速加工時(shí)那樣大；同時(shí)，因?yàn)榍邢鳒囟仍礁撸?油基切削液越容易產(chǎn)生冒煙、起火等環(huán)境衛(wèi)生和安全方面的問題，故多用冷卻性能好的水基 切削液。 3、精加工選用油基切削液，粗加工選用水基切削液。 4、以下情形選用油基切削液： 1）精密貴重機(jī)床從維護(hù)保養(yǎng)的角度出發(fā)選用理化性能穩(wěn)定的油基切削液（為防止腐蝕、 生銹、運(yùn)動(dòng)零部件活動(dòng)障礙等）。 2）機(jī)床潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)密封不嚴(yán)， 切削液混入后易引起潤滑油和液壓油變質(zhì)的場合。 3）受廢液處理設(shè)施及處理能力的限制，不得不使用油基切削液以減少廢液排放的場合。 4）機(jī)床使用說明中規(guī)定使用油基切削液的場合。 5、以下情形選用水基切削液： 1）使用油基切削液容易發(fā)生煙霧以及潛在著火災(zāi)危險(xiǎn)的場合。 2）油箱容量超過消防法規(guī)允許限度，使油基切削液