切削液数控专业毕业论文.doc

毕 业 论 文题 目 切削液 专 业 数控加工与维护工程 班 级 07大专数控（三）班 学 生 指导教师 西安工业大学函授部二 0 0 九 年摘要正确的选用切削液，可以提高金属切削的生产率，保证被加工材料的加工精度。每种切削液都有各自的优缺点，各有各的用途。因此在加工不同的金属材料时需要选用不同的切削液，这样才能使切削液和刀具有效地结合到金属切削加工中。今天，金属切削行业已进入了系统解决方案的年代。过去那种镶嵌法选用的工艺现已被简化，如果还不能称为“科学”的话，至少可称为“技术”。各种等级的刀具、涂层及断屑装置等因素都应结合在一起统筹考虑和设计，使其适应更大的应用范围和工件材料，更有效地进行加工。 然而有时候，金属切削加工中有一个问题往往容易忽略，那就是如何适当地选用切削液。将今天的系统方法应用于金属切削加工，需要正确地使用合适于金属加工的切削液，这与其它因素一样，已成为解决方案中的同样重要部分。实际上，现在至少有一家公司正在将切削液和刀具有效地结合到金属切削系统之中。当你选用以后的切削液时，应考虑到以下一些因素： 四个关键问题 在选用切削液时，有四大关键问题需要考虑，这些问题是： 1. 你在切削加工中加工的是什么材料？ 2. 在你使用的切削液中含有哪些化学成分？ 3. 你现在使用的是什么切削液？ 4. 有哪些切削液可供你选用？ 5. 你喜欢哪种切削液？ 你在切削加工的是什么材料？ 第一个问题是：你在切削加工中加工的是什么材料？回答这个问题往往是最困难的，因为在正常的情况下，大多数车间内所加工的工件材料是各种各样的。如果答案毫不含糊的说是“铝”或“不锈钢”或“铸铁”，切削液的选用就可能相当简单和直截了当。可惜在大批量生产的工厂，这样的情况极少。 如果所切削加工的绝大部分零件为铝或有色金属，那末切削加工时就必须采用非污染型切削液。一般来说，所使用的切削液为加有特殊成分的半合成液体，可防止有色金属工件的双金属腐蚀和污染。如果有色金属占绝大部分，选用通用的半合成或混合切削液比较经济。 在你的切削液中含有哪些化学成分？ 第二个问题是：在你的切削液中含有哪些化学成分？这个问题可能涉及到切削液使用的成败原因。很少有工厂会花费必要的资金，去投资安装采用等离子技术或逆向渗透技术的有效水净化系统。 可惜在重新配制切削液的过程中，所使用水中的化学成分对切削液的性能和油箱的使用寿命会产生相当大的差别。大部分切削液生产厂将会做一些必要的用水试验，以确定溶解于水中的矿物质含量，并根据试验结果来推荐使用切削液。 你现在使用的是什么切削液？ 第三个问题是：你现在使用的是什么切削液？解答这一问题有助于缩小选用切削液的范围。结合目前使用的切削液优缺点进行客观的分析，就能很快地对这一问题做出答复，使你在相对较少的、具有竞争性的各种替代切削液中选用，以满足你的切削要求。 今天所使用的多数切削液都是以前所沿用下来的。如果一家公司永远不思进取的话，他们最终必将会被其竞争对手所取代，这是今天市场的严酷现实。 有哪些切削液可供你选用？ 第四个问题是：有哪些切削液可供你选用？这个问题关系到一种切削液的最终选择。根据化学特性，切削液一般可分为4大类型，它们分别是： * 可溶解的油类-照字面解释，这种油可在水中溶合扩散； * 合成液-一种完全不含油的人造可溶性冷却液； * 半合成液-一种含有30 %矿物油的天然和合成润滑剂混合液； * 混合液-含有约15 %矿物油的特种半合成切削液。 每种切削液都有各自的优缺点，因此各有各的用途。此外，在某些特殊的应用领域，各类切削液之间都提供有性/价比。 例如，对某一特定的使用领域，也许混合液和半合成液都很适用，而使用混合液也许初期费用较高，但可提高油箱使用寿命；相反，一些半合成液可循环使用，或排放量少，比较经济，但油箱的使用寿命不那么长。 在这种情况下，最终的决策取决于使用这种切削液车间的具体经济效益以及业主的个人喜好。 可溶性油类 可溶性油类是指那些加入乳化剂以后能够溶合扩散在水中的油类。这种切削液一般适合于各种有色金属、碳钢、铸钢等的中等和重型切削加工和磨削加工以及其他的应用领域，例如同时出现铝和钢等不同金属的应用场合。它们也适用于车削、钻削、攻丝、铰孔、切齿、拉削、内圆磨削和无心外圆磨削。可溶性油类对铝材和铜材具有优良的防腐蚀控制功能；良好的防腐臭控制功能，可延长切削液的使用寿命和提高无故障工作性能；其良好的浓缩性能和混合稳定性，通过微量的搅拌，可以很理想的使其与水混合。例如valenite公司的vnt(r)-650就是一种适合于重型切削加工的可溶性油类。 合成液 合成液是一种完全无油的溶液，由聚合体、有机和无机材料与水混合配制而成。这类透明、低泡沫和生物性稳定的冷却液对有色金属、碳钢或铸铁的机加工和磨削加工十分理想。它们的复合润滑剂使这种合成液特别适合于难以加工的材料，例如不锈钢和高温合金。某些合成液专门适用于因侧面造成磨损的初期故障状态。有些合成液虽然有许多优点，但可能会引起有色金属的污染。 半合成液 半合成液由油类、合成乳化剂及水混合配制而成。它们的开发主要用于航空、核电及有关工业。因此，对于各种有色金属，如钛、铝、紫铜、黄铜、青铜和不锈钢的机加工和磨削加工，它们的工作性能都非常好。半合成液也适用于黑色金属的加工。它们不含氯，因此降低了双金属腐蚀和对金属的污染。使用时，根据不同严格程度的操作要求，采用5%8 %的水稀释液。 混合液 混合液是专为满足用户的特殊要求和解决特殊的问题而配制的切削液。例如valenite公司的vnt(r)-800切削液是专为铸铁的机加工和磨削加工而开发的，使用这种切削液的工作环境非常干净，其在硬水中的性能比较稳定，可以很好地排斥废油，从而提高了它的生物化学特性。在机加工和磨削加工中，混合液的工作性能特别优秀，适合于对各种金属的加工。使用时，应根据不同的水质情况，混合配制成5%7 %的水稀释液。 你喜欢哪种切削液？ 最后一个问题是：你喜欢哪一种切削液？一般在有几种切削液供你选用的情况下，才会提出这一问题。在这种情况下，还是会涉及到目前你所使用的是哪一种切削液，关键是应客观地检查一下你的喜好，特别要分清这种喜好背后的真正原因。如果你说不出为什么喜欢某种切削液而不喜欢另一种切削液的特别原因，最好还是听从专业人员对你要求的分析，采纳他们的建议。 今天，选用正确的切削液要比从前容易的多，因为可接受的、能提高金属切削生产率的系统解决方法在不断增加。像今天能够很容易地正确选用镶刀片和断屑装置那样，对于切削液来说，可以同样容易地选用全套解决方案的日子也不远了。答案已经提供了，其结果将由你选用正确切削液所花的时间来证实。关键词：切削液 金属加工 类型 成分目 录第一章 切削液的基本知识1.1 切削液简述51.2 切削液历史介绍51.3 切削液的由来61.4 切削液的分类及各种切削液的成分61.5 油基切削液和水基切削液的区别71.6 切削液的作用7 1.7 切削液的特点11第二章 切削液的选取第三章 切削液的配方3.1 透明水溶性切削液123.2 乳化切削油133.3 防锈极压乳化油133.4 其他切削液13.3.5 切削液的配方研究13第四章 使用切削液的注意事项结束语致谢词参考文献第一章 切削液的基本知识1.1切削液简述切削液（cutting fluid, coolant）是一种用在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体。切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍而成，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病，对车床漆也无不良影响，适用于黑色金属的切削及磨加工，属当前最领先的磨削产品。 切削液各项指标均优于皂化油，它具有良好的冷却、清洗、防锈等特点，并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点。工作液使用周期比皂化油两倍。 日常使用浓度为10%，即10公斤本产品加90公斤普通自来水混合使用。与传统防锈乳化油的使用方法相同。根据使用的条件不同，使用浓度可在15%-20%；粗加工浓度低些，使用浓度可在5%-10%.1.2切削液历史介绍切削液是金属切削加工的重要配套材料。人类使用切削液的历史可以追溯到远古时代。人们在磨制石器、铜器和铁器时，就知道浇水可以提高效率和质量。在古罗马时代，车削活塞泵的铸件时就使用橄榄油，16世纪使用牛脂和水溶剂来抛光金属盔甲。从1775年英国的约翰威尔金森（jwilkinson）为了加工瓦特蒸汽机的汽缸而研制成功镗床开始，伴随出现了水和油在金属切削加工中的应用。到1860年经历了漫长发展后，车、铣、刨、磨、齿轮加工和螺纹加工等各种机床相继出现，也标志着切削液开始较大规模的应用。19世纪80年代，美国科学家就已首先进行了切削液的评价工作。 fwtaylor发现并阐明了使用泵供给碳酸钠水溶液可使切削速度提高对30%40%的现象和机理。针对当时使用的刀具材料是碳素工具钢，切削液的主要作用是冷却，故提出“冷却剂”一词。从那时起，人们把切削液称为冷却润滑液。随着人们对切削液认识水平的不断提高以及实践经验的不断丰富，发现在切削区域中注入油剂能获得良好的加工表面。最早，人们采用动植物油来作为切削液，但动植物油易变质，使用周期短。20世纪初，人们开始从原油中提炼润滑油，并发明了各种性能优异的润滑添加剂。在第一次世界大战之后，开始研究和使用矿物油和动植物油合成的复合油。1924年，含硫、氯的切削油获得专利并应用于重切削、拉削、螺纹和齿轮加工。刀具材料的发展推动了切削液的发展，1898年发明了高速钢，切削速度较前提高24倍。1927年德国首先研制出硬质合金，切削速度比高速钢又提高25倍。随着切削温度的不断提高，油基切削液的冷却性能已不能完全满足切削要求，这时人们又开始重新重视水基切削液的优点。1915年生产出水包油型乳化液，并于1920年成为优先选用的切削液用于重切削。1948年在美国研制出第一种无油合成切削液，并在20世纪70年代由于油价冲击而使应用提高。近十几年来, 由于切削技术的不断提高，先进切削机床的不断涌现，刀具和工件材料的发展，推动了切削液技术的发展。随着先进制造技术的深入发展和人们环境保护意识的加强，对切削液技术提出了新的要求，它必将推动切削液技术向更高领域发展。1.3 切削液的由来众所周知，切削液是金属切削加工的重要配套材料。人类使用切削液的历史可以追溯到远古时代。人们在磨制石器、铜器和铁器时，就知道浇水可以提高效率和质量。在古罗马时代，车削活塞泵的铸件时就使用橄榄油，16世纪使用牛脂和水溶剂来抛光金属盔甲。从1775年英国的约翰威尔金森（jwilkinson）为了加工瓦特蒸汽机的汽缸而研制成功镗床开始，伴随出现了水和油在金属切削加工中的应用。到1860年经历了漫长发展后，车、铣、刨、磨、齿轮加工和螺纹加工等各种机床相继出现，也标志着切削液开始较大规模的应用。19世纪80年代，美国科学家就已首先进行了切削液的评价工作。 fwtaylor发现并阐明了使用泵供给碳酸钠水溶液可使切削速度提高对30 40的现象和机理。针对当时使用的刀具材料是碳素工具钢，切削液的主要作用是冷却，故提出“冷却剂”一词。从那时起，人们把切削液称为冷却润滑液。1.4 切削液的分类及各种切削液的成分切削液可分为油溶性切削液和水溶性切削液油溶性切削液分为切削油和极压切削油。其中切削油又包含矿物油（l-an15,l-an22,l-an32机械油，轻柴油，煤油等）动植物油（食用油），复合油（矿物油与动植物油的混合油）极压切削油（在矿物油中添加氯，硫，磷的报告极压添加剂和防锈剂配制而成。常用的有氯化切削油，硫化切削油）。水溶性切削液包含水溶液（以软水为主，加入防锈剂，防毒机，有的还加入油性添加剂，表面活性剂以增强润滑性），乳化液（配制成百分之三到百分之五的低浓度乳化液，配制成的高浓度的乳化液，加入一定的极压添加剂，配制成极压乳化液等），复合切削液（由水，各种表面活性剂和化学添加剂组成。国产dx148多效合成切削液由良好的使用效果）。1.4 油基切削液（油溶性切削液）和水基切削液（水溶性切削液）的区别 油基切削液的润滑性能较好，冷却效果较差。水基切削液与油基切削液相比润滑性能相对较差，冷却效果较好。慢速切削要求切削液的润滑性要强，一般来说，切削速度低于30m/min时使用切削油。 含有极压添加剂的切削油，不论对任何材料的切削加工，当切削速度不超过60m/min时都是有效的。在高速切削时，由于发热量大，油基切削液的传热效果差，会使切削区的温度过高，导致切削油产生烟雾、起火等现象，并且由于工件温度过高产生热变形，影响工件加工精度，故多用水基切削液。乳化液把油的润滑性和防锈性与水的极好冷却性结合起来，同时具备较好的润滑冷却性，因而对于大量热生成的高速低压力的金属切削加工很有效。与油基切削液相比，乳化液的优点在于较大的散热性，清洗性，用水稀释使用而带来的经济性以及有利于操作者的卫生和安全而使他们乐于使用。实际上除特别难加工的材料外，乳化液几乎可以用于所有的轻、中等负荷的切削加工及大部分重负荷加工，乳化液还可用于除螺纹磨削、槽沟麻削等复杂磨削外的所有磨削加工，乳化液的缺点是空易使细菌、霉菌繁殖，使乳化液中的有效成分产生化学分解而发臭、变质，所以一般都应加入毒性小的有机杀菌剂。 化学合成切削液的优点在于经济、散热快、清洗性强和极好的工件可见性，易于控制加工尺寸，其稳定性和抗腐败能力比乳化液强。润滑性欠佳，这将引起机床活动部件的粘着和磨损，而且，化学合成留下的粘稠状残留物会影响机器零件的运动，还会使这些零件的重叠面产生锈蚀。水一般在下列的情况下应选用水基切削液： 对油基切削液潜在发生火灾危险的场所； 高速和大进给量的切削，使切削区超于高温，冒烟激烈，有火灾危险的场合。 从前后工序的流程上考虑，要求使用水基切削液的场合。 希望减轻由于油的飞溅护油雾和扩散而引起机床周围污染和肮脏，从而保持操作环境清洁的场合。 从价格上考虑，对一些易加工材料护工件表面质量要求不高的切削加工，采用一般水基切削液已能满足使用要求，又可大幅度降低切削液成本的场合。当刀具的耐用度对切削的经济性占有较大比重时(如刀具价格昂贵，刃磨刀具困难，装卸辅助时间长等)；机床精密度高，绝对不允许有水混入(以免造成腐蚀)的场合；机床的润滑系统和冷却系统容易串通的场合以及不具备废液处理设备和条件的场合。均应考虑选用油基切削液。 1.6 切削液的作用1.6.1 润滑作用 在切削加工中，刀具与切削、刀具与工件表面之间产生磨擦，切削液就是减轻这种磨擦的润滑剂。刀具方面，由于刀具在切削过程中带有后角，它与被加工材料接触部分比前刀面少接触压力也低，因此，后刀面的摩擦润滑状态接近于边界润滑状态，一般使用吸附性强的物质，如油性剂和抗剪强度降低的极压剂，能有效地减少摩擦。前刀面的状况与后刀面不同，剪切区经变形的切削在受到刀具推挤的情况下被迫挤出，其接触压力大，切削也因塑性变形而达到高温，在供给切削液后，切削也因受到骤冷而收缩，使前刀面上的刀与切屑接触长度及切屑与刀具间的金属接触面积减少，同时还使平均剪切应力降低，这样就导致了剪切角的增大和切削力的减少，从而使工件材料的切削加工性能得到改善。在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入磨粒与工件及磨粒与磨屑之间形成润滑膜，由于这层润滑膜使得这些界面的摩擦减轻，防止磨粒切削刃的摩擦磨损，工件表面粗糙度降低切削液的润滑作用，一般油基切削液比水基切削液优越，含油性、极压添加剂的油基切削液效果更好。油性添加剂一般是带有极压性基( )等的长连有机化合物，如高级脂肪酸、高级醇、动植物油脂等。油基添加剂是通过极性基吸附在金属的表面上形成一层润滑膜，减少刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦，从而达到减少切削阻力，延长刀具寿命，降低工件表面粗糙度的目的。油性添加剂的作用只限于温度较低的状况，当温度超过200，油性剂的吸附层受到破坏而失去润滑作用，所以一般低速、精密切削使用含有油性添加剂的切削液，而在高速、重切削的场合，应使用含有极压添加剂的切削液。 固体润滑膜 熔点() 剪切强度(%) 结晶结构 fe 1525 100 fes 1193 50 fe(15)+fes(85)合金 985 feci2 672 20 层状格子 feci3 302 层状格子 图为 切削液添加剂有效作用的温度范围所谓极压添加剂是一些含有硫、磷、氯元素的化合物，这些化合物在高温下与金属起反应，生成硫化铁、磷化铁、氯化铁等，具有低剪切强度的物质，从而降低了切削阻力，减少了刀具与工件、刀具与切屑的摩擦，使切削过程易于进行。含有极压添加剂的切削液还可以抑制积屑瘤的生成，改善工件表面粗糙度。表2为硫、氯极压添加剂生成的固体润滑膜的性质。氯化铁的结晶呈层状结构，所以剪切强度最低。氯化铁与硫化铁相比，其熔点低，在高温下(约400)会失去润滑作用。磷酸铁介于氯化铁和硫化铁之间，硫化铁耐高温性能(700)最好，在重负荷切削及难切削材料的加工中一般都使用含有硫极压剂的切削液。切削液添加剂有效作用的温度范围见图2。极压添加剂除了和钢、铁等黑色金属起化学反应生成具有低剪切强度的润滑膜外，对铜、铝等有色金属同样有这个作用。不过有色金属的切削一般不宜用活性极压添加剂，以免对工件造成腐蚀。表3为含有极压添加剂的切削液与不同金属作用生成的反应物的特性。切削液的润滑作用同样与切削液的渗透性有关，渗透性能好的切削液，润滑剂能及时渗入到切屑与刀具界面和刀具与工件界面，在切屑、工件和刀具表面形成润滑膜，降低摩擦系数，减少切削阻力。 表3 为含有极压添加剂的切削液与不同金属作用生成的反应物的特性 二维切削，t=0.05mm，=5.5m/min，高速钢，a=15 加工材料 金属的剪切强度mpa 切削液 反应生成物 反应生成物的剪切强度1mpa 摩擦减少率% 试验得出的摩擦减少率% 铁 1305 四氯化碳烷基硫 fecl2 372 71 80 fecl3 152 88 fes 608 53 60 fes2 铜 941 四氯化碳烷基硫 cuclcu2s 10241 8957 6555 铝 402 四氯化碳 alcl3 90 78 65切削液除上述的润滑效果外，最近研究认为，切削可以直接渗入到金属表面的微小裂纹中，改变了被加工材料的物理性质，从而降低切削阻力，使切削过程容易进行。1.6.2冷却作用冷却作用是依靠切削液的对流换热和汽化把切削热从固体(刀具、工件和切屑)带走，降低切削区的温度，减少工件变形，保持刀具硬度和尺寸。切削液的冷却作用取决于它的热参数值，特别是比热容和热导率。此外，液体的流动条件和热交换系数也起重要作用，热交换系数可以通过改变表面活性材料和汽化热大小来提高。水具有较高的比热容和大的导热率，所以水基的切削性能要比油基切削液好。表1为水和油的执参数值。表1 水油的热参数值类别 热导率w/(m.k) 比热容j/kg.k 汽化热j/g 水 0.63 4.18103 2260 油 0.1250.21 1.672.09103 167314 图1 不同的冷却润滑材料的冷却效果改变液体的流动条件，如提高流速和加大流量可以有效地提高切削液的冷却效果，特别对于对于冷却效果差的油基切削液，加大切削液的供液压力和加大流量，可有较提高冷却性能。在枪钻深孔和高速滚齿加工中就采用这个办法。采用喷雾冷却，使液体易于汽化，也可明显提高冷却效果。在切削加工中，不同的冷却润滑材料的冷却效果见图1。切削液的冷却效果受切削液的渗透性能所影响，渗透性能好的切削液，对刀刃的冷却速度快，切削液的渗透性能与切削液的粘度和浸润性有关。低粘度液体比高粘度液体渗透性能要好，油基切削液的渗透性能比水基切削液渗透性能要强，含有表面活性剂的水基切削液其渗透性能则大大有所提高。切削液的浸润性能与切削液的表面张力有关，当液体表面张力大时，液体在固体的表面向周围扩张聚集成液滴，这种液体的渗透性能就差；当液体表面张力小时，液体在固体表面向周围扩展，固体液体气体的接触角很小，甚至为零，此时液体的渗透性能就好，液体能迅速扩展到刀具与工件，刀具与切屑接触的缝隙中，便可加强冷却效果。冷却作用的好坏还与泡沫有关，由于泡沫内部是空气，空气的导热性差，泡沫多的切削液冷却效果会降低，所以一般含表面活性剂的合成切削液都加入了少量的乳化硅油，起到消泡作用。近年的研究表明，离子型水基切削液能通过离子的反应，迅速消除切削和磨削时由于强烈磨擦所产生的静电荷，合工件不产生高热，起到良好的冷却效果，这类离子型切削液已广泛用作高速磨削和强力磨削的冷却润滑液。1.6.3清洗作用在金属切削过程中，切削、铁粉、磨屑、油污等物易粘附在工件表面和刀具、砂轮上，影响切削效果，同时使工件和机床变脏，不易清洗所以切削液必须有良好的清洗作用，对于油基切削液，粘度越低，清洗能力越强，特别是含有柴油、煤油等轻组份的切削液，渗透和清洗性能就更好。含有表面活性剂的水基切削液，清洗效果较好表面活性剂一方面能吸附各种粒子、油泥，并在工件表面形成一层吸附膜，阻止粒子和油泥粘附在工件、刀具和砂轮上，另一方面能渗入到粒子和油污粘附的界面上把粒子和油污从界面上分离，随切削液带走，从而起到清洗作用。切削液的清洗作用还应表现在对切屑、磨悄、铁粉、油污等有良好的分离和沉降作用。循环使用的切削液在回流到冷却槽后能迅速使切屑、铁粉、磨屑、微粒等沉降于容器的底部油污等物悬浮于液面上，这样便可保证切削液反复使用后仍能保持清洁，保证加工质量和延长使用周期。1.6.4防锈作用在切削加工过程中，工件如果与水和切削液分解或氧化变质所产生的腐蚀介质接触，如与硫、二氧化硫、氯离子、酸、硫化氢、碱等接触就会受到腐蚀，机床与切削液接触的部位也会因此而产生腐蚀，在工件加工后或工序间存放期间，如果切削液没有一定的防锈能力，工件会受到空气中的水分及腐蚀介质的侵蚀而产生化学腐蚀和电化学腐蚀，造成工件生锈，因此，要求切削液必须具有较好的防锈性能，这是切削液最基本的性能之一。切削油一般都具备一定有防锈能力，如果工序间存放周期不长，可以不加防锈添加剂，因为在切削油中加入石油磺酸钡等防锈添加剂会使切削油的抗磨性能下降。如要求防锈性能好的切削油，可加入0.1%0.3%的十二烯基丁二酸。要求对铜无腐蚀的切削油，可添加0.2%0.3%苯并三氮唑，能有效的防止铜的变色和腐蚀。乳化油中一般加入石油磺酸钡和石油磺酸钠及三乙醇胺作防锈添加剂，石油磺酸钠和脂肪酸三乙醇胺同时也是一种良好的乳化剂。这些防锈添加剂能定向吸附在金属表面上，形成一层吸附膜，使金属表面与水、氧等介质隔离，直到防锈作用。水基合成切削液要加入水溶性的防锈添加剂，如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙醇胺硼酸盐、脂肪酸皂等。亚硝酸钠、硼酸盐也是良好的水溶性防锈剂，对于水基切削液，要求ph=9.5，有利于提高切削液对黑色金属的防锈作用护延长切削液的使用周期。其它作用除了以上4种作用外，所使用的切削液应具备良好的稳定性，在贮存和使用中不产生沉淀或分层、析油、析皂和老化等现象。对细菌和霉菌有一定抵抗能力，不易长霉及生物降解而导致发臭、变质。不损坏涂漆零件，对人体无危害，无刺激性气味。在使用过程中无烟、雾或少烟雾。便于回收，低污染，排放的废液处理简便，经处理后能达到国家规定的工业污水排放标准等。1.7 切削液的特点1.易稀释、耐用，在规定的浓度下使用，稀释液的寿命在年以上。2.防锈性能好，且有除锈功能。3.冷却性能好，刀具更耐用。4.稀释液透明或半透明，使用过程中，机床台面无油腻感，加工能见度高。5.本产品洁净、环保、不发臭，给操作人员以更洁净的工作环境，对机床油漆和密封部件无腐蚀和溶胀作用。6.本品无毒无味，对皮肤无不良反应。 第二章 切削液的选取一般来说切削什么样的材料选取什么样的切削液，但主要是根据加工刀具来选取切削液的种类。下面列举几种刀具对使用的切削液选取。工具钢刀具其耐热温度约在200-300之间，只能适用于一般材料的切削，在高温下会失去硬度。由于这种刀具耐热性能差，要求冷却液的冷却效果要好，一般采用乳化液为宜。 高速钢刀具这种材料是以铬、镍、钨、钼、钒(有的还含有铝)为基础的高级合金钢，它们的耐热性明显地比工具钢高，允许的最高温度可达600。与其他耐高温的金属和陶瓷材料相比，高速钢有一系列优点，特别是它有较高的坚韧，适合于几何形状复杂的工件和连续的切削加工，而且高速钢具有良好的可加工性和价格上容易被接受。使用高速钢刀具进行低速和中速切削上，建议采用油基切削液或乳化液。在高速切削时，由于发热量大，以采用水基切削液为宜。若使用油基切削液会产生较多油雾，污染环境，而且容易造成工件烧伤，加工质量下降，刀具磨损增大。硬质合金刀具用于切削刀具的硬质合金是由碳化钨(wc)、碳化钛(tic)、碳化钽(tac)和5-10%的钴组成，它的硬度大大超过高速钢，最高允许工作温度可达1000，具有优良的耐磨性能，在加工钢铁材料时，可减少切屑间的粘结现象。在选用切削液时，要考虑硬质合金对骤热的敏感性，尽可能使刀具均匀受热，否则会导致崩刃。在加工一般的材料时，经常采用干切削，但在干切削时，工件温升较高，使工件易产生热变形，影响工件加工精度，而且在没有润滑剂的条件下进行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨损也加快。硬质合金刀具价格较贵，所以从经济方面考虑，干切削也是不合算的。在选用切削液时，一般油基切削液的热传导性能较差，使刀具产生骤冷的危险性要比水基切削液小，所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。在使用冷却液进行切削时，要注意均匀地冷却刀具，在开始切削之前，最好预先用切削液冷却刀具。对于高速切削，要用大流量切削液喷淋切削区，以免造成刀具受热不均匀而产生崩刃，亦可减少由于温度过高产生蒸发而形成的油烟污染。 陶瓷刀具采用氧化铝、金属和碳化物在高温下烧结而成，这种材料的高温耐磨性比硬质合金还要好，一般采用干切削，但考虑到均匀的冷却和避免温度过高，也常使用水基切削液。 金刚石刀具具有极高的硬度，一般使用于切削。为避免温度过高，也象陶瓷材料一样，许多情况下采用水基切削液。第三章 切削液的配方3.1 透明水溶性切削液配方1（%）透明水溶性切削液乙二醇 65.8;四硼酸钠 3.0;偏硅酸钠 1.0;磷酸钠 0.2;水 余量。本液用于结构钢的车削、研磨和钻孔，使用时用水稀释3倍。共三种配方。3.2 乳化切削油配方1（%）石油磺酸钠 13;聚氧乙烯烷基酚醚（op-10） 6.5;氯化石蜡 1030；环烷酸铅 5;三乙醇胺油酸皂 2.5;高速机械油（5号） 余量。本油用于金属加工的挤压、车、钻等到工序，使用浓度为本乳化油的5%30%.。配方2（%）妥尔油酸钠盐 4.55.5;石油酸钠盐 4.55.5;c1-4合成脂肪酸 2.54;聚乙二醇 1.5;工业机械油 余量。共五种配方。3.3 防锈极压乳化油配方1（%）氯化石蜡 10;硫化油酸 9;石油磺酸钡 20;油酸 2;三乙醇胺 5;机械油（10号） 余量。本油主要用于重载切削加工，可代替植物油及硫化切削油。以20%的浓度使用。防锈性能良好。共两种配方。3.4 其他切削液配方1（份）硫化切削油硫化棉子油 500;棉子油 1350;硫磺 70;机械油（10号） 2200.。配方2共有四种配方。3.5 切削液的配方研究 基切削液具有优良的冷却和清洗性能，但润滑和防锈性能差，因而应用范围受到限制。以松香、顺酐和多元胺等原料合成了非离子表面活性剂h，同是以油酸和三乙醇胺为原料合成油酸三乙醇胺酯，经实用证明：以非离子表面活性剂h和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液，具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。是水基切削液的重大突破。 现代机械加工向高速、强力、精密方向发展，超硬、超强度等难加工材料的发展也使切削加工的难度日益增加。这两方面的原因导致切削加工过程中的摩擦力、摩擦热大幅度提高，这就要求金属加工液具有更好的润滑、冷却、清洗、防锈性能，以便获得理想的加工表面。矿物润滑油的润滑、防锈性能优越，但冷却、清洗性能差;乳化液和水基切削液的冷却、清洗性能优良，但润滑、防锈性能差。水基切削液除具有乳化液的所有性能外，其润滑、冷却、防锈性能亦达到或超过乳化液的标准要求。因而水基切削液已成为国内外机械加工中提高加工性能的发展方向l。在水基切削液中添加油性添加剂和极压添加剂，是改善水基切削液润滑和防锈性能的有效途径。以松香、顺酐和多元胺等原料合成的非离子表面活性剂h具有优异的润滑和防锈性能，油酸三已醇胺酯是优良的油性添加剂，以非离子表面活性剂h和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液，具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。是水基切削液的重大突破。1、非离子表面活性剂h的合成 在催化剂存在下，反应温度为160200时，松香3与顺酐进行共聚反应，共聚物进一步与多元胺发生中和反应，生成了非离子表面活性剂h。产物为红棕色粘稠液体。实验测定了顺酐，松香及其聚合物的红外光谱2，证明了反应的发生。 2 油酸三乙醇胺酯的合成 油酸是重要脂肪酸之一，其润滑性能很好，但它是非水溶性的。要把它添加在水基切削液中，必须在其分子链中引入亲水基团。三乙醇胺分子中含有三个一oh基团，它可与酸发生酯化反应4。 在130160。c条件下，油酸与三已醇胺的初始反应摩尔比不超过1：3时，油酸的cooh基团与三乙醇胺的一0h基团发生酯化反应，生成了油酸三乙醇胺酯，油酸三乙醇胺酯是一种优良的水溶性油性剂。经四球机检测：5%的油酸三乙醇胺水溶液的最大无卡咬负荷pb值可达700n，用mpv一200摩擦磨损试验机测定其摩系数为0.070。 3 新型水基切削液的配方及工艺流程 (1)新型水基切削液的配方 作者研制的新型水基合成切削液，主要成份有：非离子表面活性剂h、油酸三乙醇胺、极压抗磨剂、防腐剂及消泡剂等。其中非离子表面活性剂h、油酸三乙醇胺由自己合成，其他组分均为市售。各组分配比通过实验选定如表1所示。 (2)工艺流程 新型水基合成切削液的工艺流程如下： 非离子表面活性剂h的制备一油酸三乙醇胺的合成一各组分混合一搅拌一一+加入消泡剂一装桶。4新型水基切削液的质量指标 按照国标(gb614485)进行检测，新型水基切削液的质量指标如表2所示。 4、 应用结果及理论分析 (1)应用结果 新型水基切削液研制完成之后，先后在渝州齿轮厂、大江车辆制造厂进行试用，都获得了比较理想的效果。综合起来，产品有如下特点： 1)冷却性能突出。能大大带走切削热和充分冷却刃具的切削刃，使其保持硬度、强度和锐利的切削能力，从而提高了工作效率。 2)润滑性能优越。在切削区能形成润滑油膜，切削液最大无卡咬负荷pb值达到686n以上。因而能大大降低切削力和降低刀具及砂轮的消耗。同乳化油相比，表面加工精度显著提高。 3)该润滑切削液在使用中可以渗入工件切削表面的极细微裂缝中，使表面金属晶格脆化，使切削加工容易进行。 4)具有很好的流动性和良好的清洗性。同乳化油相比，可提高工件光洁度l2级。 5)具有优良的稳定性。在存储和使用时，不分层及析出沉淀物，不易腐败，不产生防碍工人健康的气体。同时该产品不含对人体有害的亚硝酸钠和矿物油，工作环境干净无味，加工时能清晰观察工件表面。 6)具有优良的化学、热安定性和防锈性。在高温、高压与空气接触中不分解、不变质、不腐蚀金属表面。加工件常温下两周内不生锈。 7)新型水基切削液的总体性能与矿物油相当，但成本不到矿物油的一半。 8)新型水基切削液的工作废液少，易于处理，大大地减少了环境污染。 (2)理论分析 1)润滑性能分析 在金属切削加工中，大多数摩擦属于边界润滑摩擦。在边界润滑中，由于不存在完全的油膜，其承载能力已与油的粘度无关，而取决于润滑液的油性，即润滑成分是否包含着对金属存在强烈吸附的原子团，能在切削界面形成物理吸附膜。 非离子表面活性剂h中的极性基团对金属有较大的亲合能力，很容易吸附在金属表面上，形成吸附润滑膜。因其疏水基团较大，并有芳环结构，具有油性剂的作用。同时非离子表面活性剂h含有n非活性极压元素，它兼有油性剂和极压剂的双重功效。再与加入的极压抗磨剂协同作用，形成高强度物理和化学吸附膜，使之在高压、高温和激烈摩擦作用下不致于破坏。能防止或减小工件、切屑、刀具三者之间的直接接触，达到减小摩擦及粘结的目的，起到极好的润滑作用。 油酸三乙醇胺是一种阳离子表面活性剂，作为油性剂添加在切削液中，易在刃具与切削工件之间形成物理吸附膜，从而起到润滑作用。另外，油酸三乙醇胺与极压抗磨剂也有良好的协同抗磨作用，亦可使润滑性能显著提高。 2)清洗性能分析 切削液清洗性能的好坏，与切削液的渗透性和流动性紧密相关，表面张力低、渗透性和流动性好的切削液，清洗性能就好。 新型水基切削液中由于有含量不低的非离子表面活性剂h和阳离子表面活性剂油酸三乙醇胺的存在，二者协调作用，极大地降低了切削液的表面张力，明显地增强了切削液的渗透性和流动性。因而具有很好的清洗性能。 3)冷却性能分析 切削液的冷却作用，取决于它的导热系数、比热、汽化热及汽化速度等。水的导热系数为油的35倍，比热为油的22.5倍，故水的冷却性能比油优越很多。新型水基切削液中含有90%以上的水分，所以冷却性能突出。 4)防锈性能分析 非离子表面活性剂h本身具有防锈和防腐作用，与加入的防腐剂产生复合增效作用，在金属表面形成吸附保护膜层，钝化膜层，从而阻滞了阴、阳极腐蚀过程，由于有致密的履盖膜，能有效地抗拒介质中的水分子、氧及其他腐蚀性物质的浸入，具有优良的防腐、防锈性能。 5、 结论 (1)以松香、顺酐和多元胺等原料合成的非离子表面活性剂h，具有优异的润滑、防锈和清洗性能。 (2)油酸三乙醇胺酯是一种优良的水溶性油性剂。 (3)以非离子表面活性剂h和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液，具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。是水基切削液的重大突破。切削液的润滑作用，一般油基切削液比水基切削液优越，含油性、极压添加剂的油基切削液效果更好。油性添加剂一般是带有极压性基( )等的长连有机化合物，如高级脂肪酸、高级醇、动植物油脂等。油基添加剂是通过极性基吸附在金属的表面上形成一层润滑膜，减少刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦，从而达到减少切削阻力，延长刀具寿命，降低工件表面粗糙度的目的。油性添加剂的作用只限于温度较低的状况，当温度超过200，油性剂的吸附层受到破坏而失去润滑作用，所以一般低速、精密切削使用含有油性添加剂的切削液，而在高速、重切削的场合，应使用含有极压添加剂的切削液。 固体润滑膜 熔点() 剪切强度(%) 结晶结构 fe 1525 100 fes 1193 50 fe(15)+fes(85)合金 985 feci2 672 20 层状格子 feci3 302 层状格子 图为 切削液添加剂有效作用的温度范围所谓极压添加剂是一些含有硫、磷、氯元素的化合物，这些化合物在高温下与金属起化反应，生成硫化铁、磷化铁、氯化铁等，具有低剪切强度的物质，从而降低了切削阻力，减少了刀具与工件、刀具与切屑的摩擦，使切削过程易于进行。含有极压添加剂的切削液还可以抑制积屑瘤的生成，改善工件表面粗糙度。表2为硫、氯极压添加剂生成的固体润滑膜的性质。氯化铁的结晶呈层状结构，所以剪切强度最低。氯化铁与硫化铁相比，其熔点低，在高温下(约400)会失去润滑作用。磷酸铁介于氯化铁和硫化铁之间，硫化铁耐高温性能(700)最好，在重负荷切削及难切削材料的加工中一般都使用含有硫极压剂的切削液。切削液添加剂有效作用的温度范围见图2。极压添加剂除了和钢、铁等黑色金属起化学反应生成具有低剪切强度的润滑膜外，对铜、铝等有色金属同样有这个作用。不过有色金属的切削一般不宜用活性极压添加剂，以免对工件造成腐蚀。表3为含有极压添加剂的切削液与不同金属作用生成的反应物的特性。切削液的润滑作用同样与切削液的渗透性有关，渗透性能好的切削液，润滑剂能及时渗入到切屑与刀具界面和刀具与工件界面，在切屑、工件和刀具表面形成润滑膜，降低摩擦系数，减少切削阻力。 表3 为含有极压添加剂的切削液与不同金属作用生成的反应物的特性 二维切削，t=0.05mm，=5.5m/min，高速钢，a=15 加工材料 金属的剪切强度mpa 切削液 反应生成物 反应生成物的剪切强度1mpa 摩擦减少率% 试验得出的摩擦减少率% 铁 1305 四氯化碳烷基硫 fecl2 372 71 80 fecl3 152 88 fes 608 53 60 fes2 铜 941 四氯化碳烷基硫 cuclcu2s 10241 8957 6555 铝 402 四氯化碳 alcl3 90 78 65切削液除上述的润滑效果外，最近研究认为，切削可以直接渗入到金属表面的微小裂纹中，改变了被加工材料的物理性质，从而降低切削阻力，使切削过程容易进行。第四章 使用切削液的注意事项一 又装乳化油必须用水稀释后才能使用。但乳化液会污染环境，应尽量选用环保型切削液。二 切削液必须浇注在切削区域内，因为该区域是切削热源。三 用硬质合金车刀切削时，一般不加切削液。如果使用切削液，必须从开始就连续充分浇注，否则硬质合金刀片会因骤冷而产生裂纹。四 控制好切削液的流量。流量太小或断续使用，起不到应有的效果；流量太大，则会造成切削液的浪费。五 加注切削液可以采用浇注法和高压冷却法。浇注法是一种简便易行，应用广泛的方法，一般车床均有这种冷却系统。高压冷却法是一较高的压力和流量将切削液喷向切削区，这种方法一般用于半封闭加工或车削难加工材料。六 换液周期（1）季高温和梅雨季节，建议一个半月换液一次。（2）冬季的换液周期可达三个月以上。 （3）它季节两个月更换一次。七 换液注意项（1）换机床切削液时，一定要将原切削液倾倒干净，并进行彻底的清洗；否则已变质的原残留切削液将有可能导致刚更换切削液的迅速变质。（2）生产过程中添加切削液时，一定要按说明书上使用比例添加，切忌只加水不加切削液，否则将有可能导致产品生锈。（3）切削液原液兑水加入机床后，切忌长期静置不用，机床不生产时，最好每天开泵将切削液循环三十分钟。 八 生产过程中出现产品迅速生锈的原因（1）使用比例不足，未按说明书要求的比例添加。（2）切削液变质，变质的表现是：ph值大幅度下降，并可能有异味。 用户在解决切削液使用中出现问题的最简单的方法就是将机床原切削液全部倾倒，并彻底清洗干净，然后按说明书要求的比例重新配制添加。结束语随着科学技术的日新月异的进步，各种新型材料应用在尖端设备上，进而要求我们加工出的零件的误差更小，除了选用新型刀具外还需要在切削液方面深入的研究。以便与能把间隙减小到最小。文章介绍了它们的异同点，难点，以便于合理运用我不仅学到了许多加工工艺方面的知识，更学到了课本上没有的知识。在实训的过程中遇到了不少问题，而犯的错误也不少，通过实训让我学会虚心求教，细心体察，大胆实践。任何能力都是在实践中积累起来的，都会有一个从不会到会，从不熟练到熟练的过程，人常说“生活是最好的老师”就是说只有在生活实践中不断磨练，才能提高独立思考和解决问题的能力；同时也培养了自己优良的学风、高尚的人生、团结和合作的精神；学会了勤奋、求实的学习态度。 勤奋就是要发奋努力、不畏艰难。唐代思想家韩愈有句名言：业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。优良的学业是辛勤汗水的结晶，成就只有通过刻苦的学习和拼搏才能获得。马克思说过：“在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。”求实就是脚踏实地，求真务实，谦虚谨慎、介骄介躁、对知识的掌握要弄通弄懂，对技术的掌握要严守规范、严谨细致、精益求精。一个人的力量是有限的，团结合作的力量是无穷的，通过对各个项目的加工让我明白：一粒沙虽小，但无数粒却能汇成无限的沙漠；水滴虽小，却你汇成辽阔的海洋；你的一个思想、一个方法，他的一个思想和方法，相互交流互换就有了两个思想和方法，当今社会竞争日益激烈，而我们现在就应该学会与他人合作。致谢词首先我要感谢汪化娟老师在百忙中抽出时间，我外面精心指导本次的毕业论文。回望以前的学习和实习过程，