第八章 切削液

第八章切削液第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三

一、潤滑金屬切削時，切屑、工件與刀具之間的摩擦可分為：干摩擦、流體潤滑摩擦和邊界潤滑摩擦。切削液滲入到切屑、刀具、工件的接觸面間，粘附在金屬表面上形成潤滑膜，減小它們之間的摩擦系數(shù)、減輕粘結現(xiàn)象、抑制積屑瘤，并改善已加工表面的粗糙度，提高刀具耐用度。潤滑性能取決于切削液的滲透性、吸附薄膜形成能力與強度等。8.2切削液的作用機理切削液的作用：潤滑、冷卻、清洗和防銹第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三二、冷卻切削液通過它從它所能達到最靠近熱源的刀具、切屑和工件表面上帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度，提高刀具耐用度，并減小工件與刀具的熱膨脹，提高加工精度。切削液要有較高的熱導率和比熱容，較高的汽化熱。一定的流量和流速。

水的冷卻性能最好，油類最差，乳化液介于兩者之間。

第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三三、清洗作用

沖走切削中產(chǎn)生的細屑、砂輪脫落下來的微粒等，起到清洗作用，防止加工表面、機床導軌面受損；有利于精加工、深孔加工、自動線加工中的排屑；四、防銹作用

加入防銹添加劑的切削液，還能在金屬表面上形成保護膜，使機床、工件、刀具免受周圍介質的腐蝕。

切削液的使用效果決定于切削液的類型、形態(tài)、用量、使用方法等。第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三切削液中加入添加劑，對改善它的冷卻潤滑作用和性能有很大的影響。1、油性添加劑油性添加劑含有極性分子，能與金屬表面形成牢固的吸附薄膜，在較低速度下起到較好的潤滑作用，主要用于低速精加工。油性添加劑有動、植物油(如豆油、菜籽油、豬油等)，脂肪酸、胺類、醇類、脂類等。8.3切削液的添加劑第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三2、極壓添加劑極壓添加劑是含硫、磷、氯、碘等的有機化合物。它們在高溫下與金屬表面起化學反應，形成化學潤滑膜，比物理吸附膜能耐較高的溫度，能防止金屬界面直接接觸，減小摩擦，保持潤滑作用。用硫可直接配制成硫化切削油，它與金屬化合形成硫化鐵，熔點高達1193℃，硫化膜在高溫下不易被破壞，切鋼料時在1000℃仍保持其潤滑性能。惟摩擦系數(shù)較氯化鐵大。第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三

含氯添加劑的有氯化石蠟、氯化脂肪酸等，它與金屬表面起化學作用，形成氯化亞鐵、氯化鐵等，形成像石墨那樣的層狀結構，剪切強度和摩擦系數(shù)小，但在300～400℃時易被破壞，遇水易分解成氫氧化鐵和鹽酸，而失去潤滑作用，對金屬易腐蝕，應與防銹添加劑一起使用。

含磷的添加劑與金屬發(fā)生化學反應生成磷酸鐵膜，它具有比硫、氯更良好的降低摩擦系數(shù)、減小磨損的效果。為了得到較好的使用效果，根據(jù)要求也可在一種切削液中同時加入上述幾種極壓添加劑，以形成更為牢固的化學潤滑膜。第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三3、表面活性劑表面活性劑(即乳化劑)是將礦物油和水乳化形成穩(wěn)定乳化液的添加劑。它是一種有機化合物，由可溶于水的極性基團和可溶于油的非極性基團分子組成，將其攪拌在本不相溶的油、水之中，它們便定向地排列并吸附在油、水兩極界面上，前者向水，后者向油，降低油水的界面張力，油以微小的顆粒穩(wěn)定地分散在水中，形成穩(wěn)定的水包油乳化液。表面活性劑還能吸附在金屬表面上，形成潤滑膜，起油性添加劑的潤滑作用。常用的表面活性劑有石油磺酸鈉、油酸鈉皂等，它們的乳化性能好，且具有一定的清洗、潤滑、防銹性能。第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三4、防銹添加劑防銹添加劑是一種極性很強的化合物，與金屬表面有很強的附著力，吸附在金屬表面形成保護膜，或與金屬表面化合成鈍化膜，起防銹作用。常用的防銹添加劑有：水溶性的，如碳酸鈉，三乙醇胺等；油溶性的，如石油磺酸鋇等。第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三切削液的使用效果除取決于切削液的性能外，還與刀具材料、加工要求、工件材料、加工方法等因素有關，應綜合考慮，合理選用。1、依據(jù)刀具材料、加工要求高速鋼刀具耐熱性差，粗加工時，切削用量大，切削熱多，容易導致刀具磨損，應選用以冷卻為主的切削液，如3%～5%的乳化液或水溶液；精加工時，主要是獲得較好的表面質量，可選用潤滑性好的極壓切削油或高濃度極壓乳化液。硬質合金刀具耐熱性好，一般不用切削液，如必要，也可用低濃度乳化液或水溶液，但應連續(xù)、充分地澆注，以免高溫下刀片冷熱不均，產(chǎn)生熱應力而導致裂紋、損壞等。8.4切削液的選用第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三2、依據(jù)工件材料

加工鋼等塑性材料時，需用切削液；而加工鑄鐵等脆性材料時，一般則不用，原因是作用不如鋼明顯，又易污染機床、工作地；對于高強度鋼、高溫合金等，加工時均處于極壓潤滑摩擦狀態(tài)，應選用極壓切削油或極壓乳化液；對于銅、鋁及鋁合金，為了得到較好的表面質量和精度，可采用10%～20%的乳化液、煤油或煤油與礦物油的混合液；切削銅時不宜用含硫的切削液，因為硫會腐蝕銅；有的切削液與金屬能形成超過金屬本身強度的化合物，這將給切削帶來相反的效果。如鋁的強度低，切鋁時就不宜用硫化切削油。第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三3、依據(jù)加工工種

鉆孔、攻絲、鉸孔、拉削等，排屑方式為半封閉、封閉狀態(tài)，導向部、校正部與已加工表面的摩擦也嚴重，對硬度高、強度大、韌性大、冷硬嚴重的難切削材料尤為突出，宜用乳化液、極壓乳化液和極壓切削油；

成形刀具、齒輪刀具等，要求保持形狀、尺寸精度等，也應采用潤滑性好的極壓切削油或高濃度極壓切削液；

磨削加工溫度很高，且細小的磨屑會破壞工件表面質量，要求切削液具有較好的冷卻性能和清洗性能，常用半透明的水溶液和普通乳化液；磨削不銹鋼、高溫合金宜用潤滑性能較好的水溶液和極壓乳化液。第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三切削液不僅要選擇得合理，而且要正確地使用，才能取得更好的效果。1、澆注法澆注法如圖所示，這是最普通的使用方法。雖使用方便，但流量小、壓力低，難以直接滲透到切削刃最高溫度處，效果較差。切削時，應盡量澆注到切削區(qū)。車、銑時，切削液流量約為10～20L／min。車削時，從后刀面噴射比在前刀面澆注好，刀具耐用度可提高一倍以上。8.5切削液的使用方法第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三澆注法第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三2、高壓冷卻法適于深孔加工，將工作壓力約1～10MPa，流量約50～150L／min的切削液直接噴射到切削區(qū)，并可將碎斷的切屑驅出。此法也可用于高速鋼車刀切削難加工材料，以改善滲透性，可顯著提高刀具耐用度，但飛濺嚴重，需加護罩。第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三3、噴霧冷卻法噴霧冷卻法如圖所示。以0.3～0.6MPa的壓縮空氣及噴霧裝置使切削液霧化，從直徑1.5～3mm的噴嘴中高速噴射到切削區(qū)。高速氣流帶著霧化成微小液滴的切削液滲透到切削區(qū)，在高溫下迅速汽化，吸收大量熱量，達到較好的冷卻效果。這綜合了氣體的速度高和滲透性好，以及液體的汽化熱高、可加入各類添加劑的優(yōu)點，用于難切削材料加工及超高速切削時，可顯著提高刀具耐用度。第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三噴霧冷卻法第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期三小結

1、切削液的作用