切削液及其選用分析

切削液及其選用分析前言

合理選用冷卻潤(rùn)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。隨著科學(xué)技術(shù)和機(jī)械加工工業(yè)的不斷發(fā)展，特別足大量的難切削材料的應(yīng)用和對(duì)產(chǎn)品零件加工質(zhì)量要求越來越高，這就給切削加工帶來了難題。為了使這些難題獲得解決，除合理選擇別的切削條件外，合理選擇切削液也尤為重要。

二．切削的分類

1．水溶液：

其主要成分是水。由于水的導(dǎo)熱系數(shù)是油的導(dǎo)熱系數(shù)三倍，所以它的冷卻性能好。在其中加入一定量的防銹和汕性添加劑，還能起到一定的防銹和潤(rùn)滑作用。

2．乳化液：

(1)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(rùn)滑性能。

(2)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(yán)格的工序和氣候潮濕的地區(qū)。

(3)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(shí)的高溫，高壓下形成吸附膜，起潤(rùn)滑作用。

3．切削油：

(1)礦物油：有5#、7#、10#、20#、30#機(jī)械油和柴油，煤油等，適用于一般潤(rùn)滑。

(2)動(dòng)，植油及復(fù)合油：有豆油、菜子油、棉子油、蓖麻油、豬油等。復(fù)合油是將動(dòng)、植、礦三種油混合而成。它具有良好地邊界潤(rùn)滑。

(3)極壓切削油：它是以礦物油為基礎(chǔ)，加入油性，極壓添加劑和防銹劑而成。具有動(dòng)，植物油良好地潤(rùn)滑性能和極壓潤(rùn)滑性能。

三．切削液的作用

1.冷卻作用：

它可以降低切削溫度，提高刀具耐用度和減小工件熱變形，保證加工質(zhì)量。一般的情況下，可降低切削溫度50～150℃。

2.潤(rùn)滑作用：

可以減小切屑與前刀面，工件與刀具后刀面的摩擦，以降低切削力，切削熱和限制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生。一般的切削油在200℃左右就失去潤(rùn)滑能力。如加入極壓添加劑，就可以在高溫(600～1000℃)、高壓(1470～1960MPa)條件下起潤(rùn)滑作用。這種潤(rùn)滑叫做極壓潤(rùn)滑。

3.清洗作用：

可以將粘附在工件，刀具和機(jī)床上的切屑粉末，在一定壓力的切削液作用下沖洗干凈。

4.防銹作用：

防止機(jī)床、工件、刀具受周圍介質(zhì)(水分、空氣、手汗)的腐蝕。

四．冷卻潤(rùn)滑液中的添加劑

1.油性添加劑：

動(dòng)植物油、脂肪酸及其皂、脂肪醇及多元醇、酯類、酮類、胺類等化合物。

2.極壓添加劑：

含硫、磷、氯等有機(jī)化合物。如氯化石臘、四氯化碳、硫化磷酸鹽、二烷基二硫代磷酸鋅等。含硫的極壓切削油在切削過程中和金屬起化學(xué)反應(yīng)，生成硫化鐵，它的熔點(diǎn)高(1193℃)，硫化膜在高溫下不被破壞，在切削鋼件時(shí)，能在1000℃左右的高溫下，仍保持潤(rùn)滑性能；含氯的極壓添加劑，如氯化石臘(含氯量為40～50％)，它的化學(xué)性能活潑，在200℃～300℃時(shí)和金屬起化學(xué)反應(yīng)，氯化物的摩擦系數(shù)低于硫化物，有良好地潤(rùn)滑性能，可耐600℃的高溫；含磷極壓添加劑，與鋼鐵接觸即被吸附，生成磷酸鐵化學(xué)潤(rùn)滑膜，降低摩擦，比硫氯的效果更為良好。如三種復(fù)合使用，潤(rùn)滑效果更為顯著。

3.防銹添加劑：

(1)水溶性防銹添加劑：亞硝酸鈉、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、苯甲酸鈉、苯甲酸胺、三乙醇胺等。

(2)油溶性防銹添加劑：石油磺酸鋇、石油磺酸鈉、環(huán)烷酸鋅、三壬基萘磺酸鋇等。

4.防霉添加劑：

苯粉、五氯粉、硫柳汞等化合物。加入萬分之幾的防霉添加劑，可殺死細(xì)菌和抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，以防切削液變質(zhì)發(fā)臭。

5.抗泡沫添加劑：

二甲基硅油。以防止切削液的使用效果。

6.助溶添加劑：

乙醇、丁乙醇、苯二甲酸脂、乙二醇醚等。

7.乳化劑：

(1)陰離子型：石油磺酸鈉、油酸鈉皂、松香酸鈉皂、高炭酸鈉皂、磺化蓖麻油、油酸、三乙醇胺。

(2)非離子型：聚氧乙烯脂肪醇醚(平平加)、聚氧乙烯烷基酚醚(0P)、山梨糖醇油酸酯(司本)、聚氧乙烯山梨糖醇油酸酯(吐溫)。

8.乳化穩(wěn)定劑：

乙二醇、乙醇、正丁醇、二乙二醇單正丁基醚、二甘醇、高碳醇、苯乙醇胺、三乙醇胺等。

五．常用冷卻潤(rùn)滑液的配方

1.切削油：

(1)礦物油：5#、7#、10#、20#、30#機(jī)械油和輕柴油、煤油。機(jī)械油的號(hào)數(shù)越大，粘度越大。

(2)植物油：豆油、菜子油、棉子油、蓖麻油等。

(3)復(fù)合油：煤油50%＋機(jī)械油50%；豆油50%＋5。高速機(jī)油50%。

(4)極壓切削油：

①氯化石臘20%＋二烷基二硫代磷酸鋅1%＋高速機(jī)油79%。

②氯化石臘40%＋二烷基二硫代磷酸鋅1%＋石油磺酸鈣1%＋苯駢三氮唑0.2%＋乙醇0.56～0.8%＋5#高速機(jī)油余量。

③硫化棉子油7%＋5#高速機(jī)械油93%。

④氯化石臘20%＋5#高速機(jī)械油80%。

2.乳化液：

(1)普通乳化液：3～5%乳化油(70%＋5#機(jī)械油+22%脂肪酸及其皂＋0.5%松香酸鈉皂＋4.5%乙醇＋3%石油磺酸鈉)加水稀釋。

(2)極壓乳化液：用5～20%極壓乳化油(10%石油磺酸鈉＋6%石油磺酸鉛＋4%氯化石臘＋3%氯化硬脂酸＋3%油酸＋3%三乙酸胺＋20#機(jī)械油余量)加水稀釋。

(3)防銹乳化液：是在普通乳化液中增加防銹劑的比例而成。

3.水溶液：

(1)用0.25～0.5%亞硝酸鈉＋0.25～0.3%無水碳酸鈉＋水余量。

酸鈉1.2％+水余量)。

c)CCl4+等量的酒精。

(3)拉削、攻絲、鉸孔：

a)極壓切削油。

b)蓖麻油。

c)油酸。

d)硫化油。

e)氯化油

f)蓖麻油60％+煤油40％

g)聚醚30％+酯類油30％+7#機(jī)械油30％+防銹劑與抗泡劑10％，用于拉削。

(4)鉆孔：

a)極壓乳化液。

b)極壓切削油。

c)電解切削液(癸二酸7～10％+三乙醇胺7～10％+甘油7～10％+硼酸7～10％亞硝酸鈉3～5％+余下水)。

d)硫化油。

e)30#機(jī)械油60％+煤油40％或30#機(jī)械油70％+煤油30％。

2.6鑄鐵、黃銅

(1)粗加工：

a)10～15％乳化液。

(2)精加工：

a)煤油。

b)煤油與礦物油的混合油。

(3)拉削、攻絲、鉸孔：

a)10～15％乳化液。

b)10～20％極壓乳化液。

c)煤油。

d)煤油與礦物油的混合油。

2.7紫銅

(1)粗、精加工：

a)3～5％乳化液。

b)煤油。

c)煤油與礦物油的混合油。

d)菜子油。

(2)滾齒、插齒：

a)10～25％乳化液。

b)10～20％極壓乳化液。

c)煤油。

d)煤油與礦物油的混合油。

(3)鉆孔：

a)3～5％乳化液。

b)煤油。

c)煤油與礦物油的混合油。

2.8鋁及其合金

(1)粗、精加工：

a)3～5％乳化液。

b)煤油。

c)煤油與礦物油的混合油。

d)菜子油。

(2)拉削、攻絲、鉸孔、滾齒、插齒：

a)10～15％乳化液。

b)10～15％極壓乳化液。

c）煤油。

d)煤油與礦物油的混合油。

(3)鉆孔：

a)3～5％乳化液。

b)煤油與礦物油的混合油。

C)煤油。

2.9青銅

(1)粗精加工及鉆孔：

a)一般不用切削液?？捎?～5乳化液。

(2)拉削、攻絲、鉸孔、滾齒、插齒

a)10～20％乳化液。

b)10～15％極壓乳化液。

c)含氯的切削油。

2.10高強(qiáng)度鋼

采用合金鋼的切削液。用豆油或菜子油攻絲較好。

2.11鉬

用ccl4加20#機(jī)械油或用MoS2潤(rùn)滑脂。

2.12純鐵

用碳素鋼的切削液。精加工時(shí)，可用酒精稀釋蓖麻油作切削劑。

2.13橡膠

切削時(shí)用酒精或蒸餾水。

磨削時(shí)，用蘇打1％+亞硝酸鈉0.25～0.5％+甘油0.5～1％+余下水。

附：

一.固體潤(rùn)滑劑——MoS2

1.特點(diǎn)：

MoS2的摩擦系數(shù)很小，僅0.05～0.09，它的潤(rùn)滑膜有很高的抗壓能力及附著能力，粘附在金屬表面的二硫化鉬薄膜，能承受3500MPa的壓力不被破壞；有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，不易與酸堿起作用；溫度穩(wěn)定性好，在400℃左右才分解，當(dāng)二硫化鋁混于油或脂中，與空氣接觸不充分，氧化溫度還可以提高。

2.應(yīng)用：

它有油劑，水劑和潤(rùn)滑脂三種，也可將二硫化鉬與硬脂酸和石臘制成臘筆。用時(shí)將二硫化鉬潤(rùn)滑劑涂在刀具表面上，可以成倍地提高刀具耐用度和降低工件表面粗糙度，降低切削力，切削熱，抑制積屑瘤的產(chǎn)生。

二.MoS2在切削中的作用

1.在車削方面：

(1)在刀具上涂MoS2，刀具耐用度可提高一倍以上。

(2)在精車蝸桿時(shí)，在切削劑中加2％的MoS2，可降低工件表面粗糙度。

(3)鉸65Mn孔時(shí)，在乳化液中加1％MoS2或鉸不銹鋼孔時(shí)，在乳化液中加3％MoS2，不僅工件表面粗糙度低，而且刀具耐用度高。

2.在磨削方面：

在砂輪表面上涂上MoS2，工件表面粗糙度可降低一級(jí)。

3.在切削齒輪方面：

在硫化油中加0.5～1％MoS2油劑后，切屑瘤可消除。

4.在復(fù)雜刀具方面：

在拉削和推削加工時(shí)，在原切削液中添加15～20％的MoS2油劑后，刀具壽命提高近60倍，工件表面粗糙度可降一級(jí)。

5.在攻絲方面：

它是潤(rùn)滑性能良好的攻絲切削劑。特別是在擠壓攻絲時(shí)，唯有MoS2的潤(rùn)滑效果最好。

6.在鋸切方面：

在鋸條上涂上MoS2后，鋸切時(shí)噪音小，鋸條不易損壞。

7.在難切削材料方面：

如切削鈦合金，高溫合金，不銹鋼時(shí)，在刀具上涂MoS2，效果也十分好。切削液由基礎(chǔ)油復(fù)配不同比例的極壓耐磨添加劑、潤(rùn)滑劑、防銹劑、防霉殺菌劑，催冷劑等添加劑合成，產(chǎn)品因此具有極佳的對(duì)數(shù)控機(jī)床本身、刃具、工件和乳化液的徹底保護(hù)性能。

適用于鑄鐵、合金鋼、碳鋼、不銹鋼、高鎳鋼、耐熱鋼、模具鋼等金屬制品的切削加工、高速切削及重負(fù)荷切削加工。包括車、銑、鏜、高速攻絲、鉆孔、鉸牙、拉削、滾齒等多種切削加工。一種特種潤(rùn)滑油，由低粘度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油加入部分動(dòng)植物油脂及抗氧劑、抗磨劑、防銹劑等經(jīng)調(diào)合制得。有油型和水型兩種。后者含水80％～95％，具有乳化能力，一般稱切削液。切削油在金屬切削加工過程中用于潤(rùn)滑和冷卻加工工具和部件。

功能在金屬切削加工中，切削每次都在新生面上進(jìn)行，速度變化每分鐘數(shù)毫米至數(shù)百米，壓力高達(dá)2～3GPa。切削時(shí)除外摩擦外,還有刀具與切入金屬內(nèi)部的分子內(nèi)摩擦，切削區(qū)界面溫度可達(dá)600～800℃。這樣的高溫高壓會(huì)使刀具的強(qiáng)度和硬度降低，因此切削油必須兼具冷卻、潤(rùn)滑、清洗和防銹四個(gè)作用。

冷卻表現(xiàn)在降低刀尖溫度、抑制被切削材料和刀具的熱膨脹，以提高操作性能和加工精度。水的熱導(dǎo)率和比熱容均比油大，粘度也比油小，故乳化液的冷卻性能遠(yuǎn)比油好。

潤(rùn)滑減少前刀面與屑、后刀面與加工表面的摩擦，防止發(fā)生粘著、積瘤、鱗刺或冷焊，以減少功率消耗和刀具磨損，并得到較好的表面光潔度。

防銹為防止大氣中的水和氧氣對(duì)新加工表面的銹蝕，在切削油中要加入防銹劑，提高切削油的防銹性能，以滿足工件在加工過程中短期防護(hù)之需。

清洗利用液流沖去細(xì)小的切屑和粉末，防止粘結(jié)，以保證刀具和工件連續(xù)加工。在磨加工中，清洗性差的切削油會(huì)導(dǎo)致堵塞砂輪，使磨削區(qū)溫度升高和燒壞工件。使用低粘度油和加入表面活性劑能提高切削的清洗性。

除上述性能外，切削液還應(yīng)具有乳液在加工過程中的穩(wěn)定性、不分層、抗硬水和抗細(xì)菌污染變質(zhì)的能力。

有油型和水型兩種。

油型又分礦物油切削油(或復(fù)合油)、極壓切削油、活性切削油三種。所用的礦物油有煤油、柴油、輕質(zhì)潤(rùn)滑油餾分。礦物油中