切削液技术新进展

1、金属切削与机床课程考试改革小论文论文题目：金属切削液技术分析学 院：机械工程学院专 业：机械设计制造及其自动化班 级：姓 名：金属切削液技术分析前 言切削液在常规使用中都会遇到变质以及废液的处理及排放等问题。机床设备在工作过程中会有大量导轨油、主轴油、液压油以及铁屑、灰尘等各种杂物混入切削液，这其中包含大量的细菌微生物，结果会对切削液带来很大危害，不仅降低了切削液的性能和加工效率，还直接影响环境。金属切削加工过程中，必须合理使用切削液。切削液的使用效果除与正确地选用切削液的品种和牌号有关外，还与它的供给与净化处理方法有关。正确的供给和净化处理不但可提高切削液的使用效果，而且可降低工件加工表面的

2、粗糙度和提高工件的加工精度，延长刀具使用寿命。而使用过的废切削液中含有大量矿物油料及表面活性剂（乳化剂），过去由于对它的危害性认识不足，所以都采用直接排放。随着工业的迅速发展，这种含油污水的排放量与日俱增。含油污水造成的环境污染日益严重，大至江河、小至溪流，几乎都受到不同程度的污染，严重地影响了水生动植物的生长、农业灌溉和人们的生活用水。此外，废切削液中的表面活性剂由于其作用是使矿物油料高度分散在水中，所以更难清除，而且不少乳化剂有增加致癌物的副作用，其危害性比分散的油污更为严重。因此，未经处理的废切削液不得任意排放。废切削液的回收处理，既符合环保要求，又可节约能源，降低生产成本。 1 切削液

3、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。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。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

4、中注入油剂能获得良好的加工表面。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。刀具材料的发展推动了切削液的发展，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。2 切削液的作用2.1 润滑作用金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用，可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件

5、材料的切削加工性能。 在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒工件及磨粒磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮耐用度以及工件表面质量。2.2 冷却作用切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具（或砂轮）、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷却性能和其导热系数、比热、汽化热以及粘度（或流动性）有关。水的导热系数和比热均高于油，因此水的冷却性能要优于油。2.3 清洗作用在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作

6、用。除去生成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上，同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上，把它从界面上分离，随切削液带走，保持切削液清洁。2.4 防锈作用在金属切削过程中，工件要与环境介质及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀，与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。此外，在工件加工后或工序

7、之间流转过程中暂时存放时，也要求切削液有一定的防锈能力，防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀性物质对金属产生侵蚀。特别是在我国南方地区潮湿多雨季节，更应注意工序间防锈措施。2.5 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。3 切削液的分类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

8、比润滑性能相对较差，冷却效果较好。含有极压添加剂的切削油，不论对任何材料的切削加工。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

9、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。4切削液的选用种类主要成分冷却性润滑性应用水溶液水+防锈剂+添加剂磨削常用乳化液矿物油+乳化剂+添加剂粗加工常用切削油矿物油+添加剂精加工常用 4.1 切削液的

10、选用规则 (1)切削液应无刺激性气味，不含对人体有害添加剂，确保使用者的安全。(2)切削液应满足设备润滑、防护管理的要求，即切削液应不腐蚀机床的金属部件，不损伤机床密封件和油漆，不会在机床导轨上残留硬的胶状沉淀物，确保使用设备的安全和正常工作。(3)切削液应保证工件工序间的防锈作用，不锈蚀工件。加工铜合金时，不应选用含硫的切削液。加工铝合金时应选用pH值为中性的切削液。(4)切削液应具有优良的润滑性能和清洗性能。选择最大无卡咬负荷PB值高、表面张力小的切削液，并经切削试验评定。(5)切削液应具有较长的使用寿命。这对加工中心尤为重要。(6)切削液应尽量适应多种加工方式和多种工件材料。(7)切削液

11、应低污染，并有废液处理方法。(8)切削液应价格适宜，配制方便。综上所述，用户在选用切削液时，可根据本厂特定的加工情况，先初选认为综合性能较好的23种切削液，经工厂试用后，确定出性能满足本厂加工工艺要求，价格适宜的切削液。4.2 各种材质刀具的切削液选用（1）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。 （2）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

12、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。（3）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

13、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

14、于温度过高产生蒸发而形成的油烟污染。 （4）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。 （5）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5切削液的发展趋势5.1 开发绿色切削液（1）矿物油逐渐被生物降解性好的植物油和合成酯所代替。（2）油基切削液逐渐被水基切削液所代替。（3）开发性能优良且对人体无害和对环境无污染的添加剂。5.2 切削液的绿色使用（1）推广集中冷却润滑系统，即把机械加工设备各自独立的冷却润滑装置合并为一个冷却润滑系统，使切削液维护管理上水平。（2）研究干切削和最小量润滑切削，以减少切削液的使用量。（3）研究和推广切削液废液处理新工艺、新技术，以确保排放的废液对环境无污染。结 论 切削液在常规使用中都会遇到变质以及废液的处理及排放等问题。机床设备在工作过程中会有大量导轨油、主轴油、液压油以及铁屑、灰尘等各种杂物混入切削液，这其中包含