2013第八章 切削液

第八章切削液 8 1切削液的分类 1 非水溶性切削液 主要成分是切削油 有各种矿物油 如机械油 轻柴油 煤油等 还有动 植物油 如豆油 猪油等 以及加入油性 极压添加剂配制的混合油 主要起润滑作用 2 水溶性切削液主要成分为水 并加入防锈剂 也可加入适量的表面活性剂和油性添加剂 使其具有一定的润滑性能 3 乳化液由矿物油 乳化剂及其它添加剂配制的乳化油加95 98 的水稀释而成的乳白色切削液 有良好的冷却性能和清洗作用 一 润滑摩擦形式分为 干摩擦 流体润滑摩擦和边界润滑摩擦 切削液粘附在金属表面上形成润滑膜 减小它们之间的摩擦系数 减轻粘结现象 抑制积屑瘤 并改善已加工表面的粗糙度 提高刀具耐用度 润滑性能取决于切削液的渗透性 吸附薄膜形成能力与强度 8 2切削液的作用机理 切削液的作用 润滑 冷却 清洗和防锈 二 冷却 切削液通过它从它所能达到最靠近热源的刀具 切屑和工件表面上带走大量的切削热 从而降低切削温度 提高刀具耐用度 并减小工件与刀具的热膨胀 提高加工精度 切削液要有较高的热导率和比热容 较高的汽化热 一定的流量和流速 水的冷却性能最好 油类最差 乳化液介于两者之间 三 清洗作用冲走切削中产生的细屑 砂轮脱落下来的微粒等 起到清洗作用 防止加工表面 机床导轨面受损 有利于精加工 深孔加工 自动线加工中的排屑 四 防锈作用加入防锈添加剂的切削液 还能在金属表面上形成保护膜 使机床 工件 刀具免受周围介质的腐蚀 切削液的使用效果决定于切削液的类型 形态 用量 使用方法等 切削液中加入添加剂 对改善它的冷却润滑作用和性能有很大的影响 1 油性添加剂 油性添加剂含有极性分子 能与金属表面形成牢固的吸附薄膜 在较低速度下起到较好的润滑作用 主要用于低速精加工 油性添加剂有动 植物油 如豆油 菜籽油 猪油等 脂肪酸 胺类 醇类 脂类等 8 3切削液的添加剂 2 极压添加剂 极压添加剂是含硫 磷 氯 碘等的有机化合物 它们在高温下与金属表面起化学反应 形成化学润滑膜 比物理吸附膜能耐较高的温度 能防止金属界面直接接触 减小摩擦 保持润滑作用 用硫可直接配制成硫化切削油 它与金属化合形成硫化铁 熔点高达1193 硫化膜在高温下不易被破坏 切钢料时在1000 仍保持其润滑性能 惟摩擦系数较氯化铁大 含氯添加剂的有氯化石蜡 氯化脂肪酸等 它与金属表面起化学作用 形成氯化亚铁 氯化铁等 形成像石墨那样的层状结构 剪切强度和摩擦系数小 但在300 400 时易被破坏 遇水易分解成氢氧化铁和盐酸 而失去润滑作用 对金属易腐蚀 应与防锈添加剂一起使用 含磷的添加剂与金属发生化学反应生成磷酸铁膜 它具有比硫 氯更良好的降低摩擦系数 减小磨损的效果 为了得到较好的使用效果 根据要求也可在一种切削液中同时加入上述几种极压添加剂 以形成更为牢固的化学润滑膜 3 表面活性剂 表面活性剂 即乳化剂 是将矿物油和水乳化形成稳定乳化液的添加剂 它是一种有机化合物 由可溶于水的极性基团和可溶于油的非极性基团分子组成 将其搅拌在本不相溶的油 水之中 它们便定向地排列并吸附在油 水两极界面上 前者向水 后者向油 降低油水的界面张力 油以微小的颗粒稳定地分散在水中 形成稳定的水包油乳化液 表面活性剂还能吸附在金属表面上 形成润滑膜 起油性添加剂的润滑作用 常用的表面活性剂有石油磺酸钠 油酸钠皂等 它们的乳化性能好 且具有一定的清洗 润滑 防锈性能 4 防锈添加剂 防锈添加剂是一种极性很强的化合物 与金属表面有很强的附着力 吸附在金属表面形成保护膜 或与金属表面化合成钝化膜 起防锈作用 常用的防锈添加剂有 水溶性的 如碳酸钠 三乙醇胺等 油溶性的 如石油磺酸钡等 1 依据刀具材料 加工要求高速钢刀具耐热性差 粗加工时 切削用量大 切削热多 容易导致刀具磨损 应选用以冷却为主的切削液 如3 5 的乳化液或水溶液 精加工时 主要是获得较好的表面质量 可选用润滑性好的极压切削油或高浓度极压乳化液 硬质合金刀具耐热性好 一般不用切削液 如必要 也可用低浓度乳化液或水溶液 但应连续 充分地浇注 以免高温下刀片冷热不均 产生热应力而导致裂纹 损坏等 8 4切削液的选用 2 依据工件材料加工钢等塑性材料时 需用切削液 而加工铸铁等脆性材料时 一般则不用高强度钢 高温合金等 加工时均处于极压润滑摩擦状态 应选用极压切削油或极压乳化液 铜 铝及铝合金 可采用10 20 的乳化液 煤油或煤油与矿物油的混合液 切削铜时不宜用含硫的切削液 因为硫会腐蚀铜 有的切削液与金属能形成超过金属本身强度的化合物 这将给切削带来相反的效果 如铝的强度低 切铝时就不宜用硫化切削油 3 依据加工工种钻孔 攻丝 铰孔 拉削等 排屑方式为半封闭 封闭状态 导向部 校正部与已加工表面的摩擦也严重 对硬度高 强度大 韧性大 冷硬严重的难切削材料尤为突出 宜用乳化液 极压乳化液和极压切削油 成形刀具 齿轮刀具等 要求保持形状 尺寸精度等 采用润滑性好的极压切削油或高浓度极压切削液 磨削加工温度很高 且细小的磨屑会破坏工件表面质量 要求切削液具有较好的冷却性能和清洗性能 常用半透明的水溶液和普通乳化液 磨削不锈钢 高温合金宜用润滑性能较好的水溶液和极压乳化液 1 浇注法最普通的使用方法 使用方便 但流量小 压力低 难以直接渗透到切削刃最高温度处 效果较差 切削时 应尽量浇注到切削区 车 铣时 切削液流量约为10 20L min 车削时 从后刀面喷射比在前刀面浇注好 刀具耐用度可提高一倍以上 8 5切削液的使用方法 2 高压冷却法 适于深孔加工 将工作压力约1 10MPa 流量约50 150L min的切削液直接喷射到切削区 并可将碎断的切屑驱出 此法也可用于高速钢车刀切削难加工材料 以改善渗透性 可显著提高刀具耐用度 但飞溅严重 需加护罩 3 喷雾冷却法以0 3 0 6MPa的压缩空气及喷雾装置使切削液雾化 从直径1 5 3mm的喷嘴中高速喷射到切削区 高速气流带着雾化成微小液滴的切削液渗透到切削区 在高温下迅速汽化 吸收大量热量 达到较好的冷却效果