切削液基礎(chǔ)知識概述1、切削液歷史介紹切削液是金屬切削加工的重要配套材料。人類使用切削液的歷史可以追溯到遠(yuǎn)古時代。人們在磨制石器、銅器和鐵器時，就知道澆水可以提高效率和質(zhì)量。在古羅馬時代，車削活塞泵的鑄件時就使用橄欖油，16世紀(jì)使用牛脂和水溶劑來拋光金屬盔甲。從1775年英國的約翰？威爾金森(J.Wilkinson)為了加工瓦特蒸汽機的汽缸而研制成功鏈床開始，伴隨出現(xiàn)了水和油在金屬切削加工中的應(yīng)用。到I860年經(jīng)歷了漫長發(fā)展后，車、銃、包IJ、磨、齒輪加工和螺紋加工等各種機床相繼出現(xiàn)，也標(biāo)志著切削液開始較大規(guī)模的應(yīng)用。19世紀(jì)80年代，美國科學(xué)家就已首先進(jìn)行了切削液的評價工作。鼬r發(fā)現(xiàn)并闡明了使用泵供給碳酸鈉水溶液可使切削速度提高對30%?40%的現(xiàn)象和機理。針對當(dāng)時使用的刀具材料是碳素工具鋼，切削液的主要作用是冷卻，故提出“冷卻齊『一詞。從那時起，人們把切削液稱為冷卻潤滑液。隨著人們對切削液認(rèn)識水平的不斷提高以及實踐經(jīng)驗的不斷豐富，發(fā)現(xiàn)在切削區(qū)域中注入油劑能獲得良好的加工表面。最早，人們采用動植物油來作為切削液，但動植物油易變質(zhì)，使用周期短。20世紀(jì)初，人們開始從原油中提煉潤滑油，并發(fā)明了各種性能優(yōu)異的潤滑添加劑。在第一次世界大戰(zhàn)之后，開始研究和使用礦物油和動植物油合成的復(fù)合油。1924年，含硫、氯的切削油基切削液一旦濺落到機床周圍地面上，不易清潔。但是，含有表面活性劑較多的微乳化切削液、堿性過強或者亞硝酸鹽以及某些防腐殺菌劑含量過多的水基切削液也可能引起皮膚…呼吸道疾病。4、經(jīng)濟(jì)性上的區(qū)別一般說來，油基切削液與質(zhì)量好的乳化油價格接近，但油基切削液直接使用原液，而乳化油以及其他類型的水基切削液原液要用水稀釋15到20倍左右后再使用。因此，油基切削液的一次性購入成本高，而購入后的管理費用和廢液處理費用較水基切削液低。切削液的選擇原則盡管合理選用切削液是一件很復(fù)雜的事情，但在實際操作中，仍然可以遵循一定的原則對切削液進(jìn)行合理選擇。切削加工的多樣性導(dǎo)致切削液選擇的復(fù)雜性，切削液的選擇原則較多，大致可歸納為如下幾條，供使用者合理選擇切削液作參考。1）能延長刀具壽命這是大多數(shù)情況下切削液應(yīng)具有的重要功能。切削液通過降低刀尖溫度以延長刀具壽命。在正常切削速度范圍內(nèi)，使用高速鋼刀具是通過化學(xué)作用生成潤滑膜來減輕摩擦、降低溫度的。對硬質(zhì)合金鋼刀具，選擇切削液應(yīng)注意通過熱傳遞（冷卻作用）來降低刀尖溫度。2）能改善工件表面光潔度在低速加工中（如攻絲）采用具有化學(xué)活性的切削液可減少切削瘤，從而改善加工件的表面光潔度。對給定刀具壽命，可提高切削液的冷卻能力獲得更佳的光潔度。3）易清除切屑清除切屑是切削液的一項重要性能。如在鉆孔中，需用切削液及時將切屑排出孔外。切削液的密度和流速對清除切屑有重要影響。具有較大密度及較高流速工作的切削液可表現(xiàn)出良好的排屑性能，因較重的液體在高流速下可傳遞更多的功能以達(dá)到清除切屑的目的。通常水基切削液較油基切削液的密度大，具有更好的排屑性能。盡管空氣密度很小，但易產(chǎn)生高速，因而常用于陶瓷刀具及一些硬質(zhì)臺金刀具的干切削加工也十分有效。4）淺色、低揮發(fā)性、低氣味工廠中的操作人員都喜歡擁有一個良好的工作環(huán)境，因而不喜歡使用對皮膚有刺激性、易產(chǎn)生油霧、易弄臟衣服的切削液。一般而言，大多數(shù)操作者寧愿使用水基切削液而不愿用油基切削液，也喜歡用清亮、色淺的油而不愿用深色油。5）具有潤滑性和抑制腐蝕的能力選擇切削液時還應(yīng)考慮的兩個因素是潤滑性和抑制腐蝕的能力。就流體潤滑而言，當(dāng)加工件需依靠切削液潤滑時，其潤滑作用變得非常重要。切削油相對于水基液而言具有更好的潤滑性，使用水基液應(yīng)具有良好的抗腐蝕性能，某些添加劑應(yīng)能在加工件表面和刀具上形成保護(hù)膜，隔離空氣中的氧氣起到防銹作用。在某些場合下，因防銹劑及減摩劑的失效需定期更換切削液。以上為選擇切削液的幾條基本原則。具體而言，針對不同切削速度、加工工序，工件加工性能及刀具形狀與材質(zhì)，對切削液的選擇是不同的。油基切削液與水基切削液的選用原則油基切削液的潤滑性能較好，冷卻效果較差。水基切削液與油基切削液相比，潤滑性能相對較差，冷卻效果較好。選用油基切削液與水基切削液要遵循什么原則呢？1、追求加工質(zhì)量和刀具壽命的場合選用油基切削液。比如，拉削加工、齒輪加工、螺紋加工、精密孔加工等。這些大都是中、低切削速度的精密成形加工工序，對表面質(zhì)量和刀具壽命的要求一般較高，油基切削液的潤滑性較好，抑制積屑瘤和鱗刺的效果顯著，防止刀具粘結(jié)磨損的能力較強，容易獲得較好的已加工表面質(zhì)量和較長的刀具壽命。2、追求加工效率的場合選用水基切削液。在高速切削時，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量大，由此導(dǎo)致的高溫將加速加具的磨損失效以及工件熱損傷和熱變形。高速切削一般不產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，對切削液的潤滑性寄予的期望不像中、低速加工時那樣大；同時，因為切削溫度越高，油基切削液越容易產(chǎn)生冒煙、起火等環(huán)境衛(wèi)生和安全方面的問題，故多用冷卻性能好的水基切削液。3、精加工選用油基切削液，粗加工選用水基切削液。4、以下情形選用油基切削液：1）精密貴重機床從維護(hù)保養(yǎng)的角度出發(fā)選用理化性能穩(wěn)定的油基切削液（為防止腐蝕、生銹、運動零部件活動障礙等）。2）機床潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)密封不嚴(yán)，切削液混入后易引起潤滑油和液壓油變質(zhì)的場合。3）受廢液處理設(shè)施及處理能力的限制，不得不使用油基切削液以減少廢液排放的場合。4）機床使用說明中規(guī)定使用油基切削液的場合。5、以下情形選用水基切削液：1）使用油基切削液容易發(fā)生煙霧以及潛在著火災(zāi)危險的場合。2）油箱容量超過消防法規(guī)允許限度，使油基切削液的應(yīng)用受到限制的場合。圖四雕刻機水基切削液3）從車間內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生出發(fā)，要求減輕油的飛濺、滴落而導(dǎo)致機床周圍骯臟的場合。4）從前后工序的流程上考慮，希望統(tǒng)一使用水基切削液的場合。5）因石油價格高漲及貨源不穩(wěn)定，為降低成本和風(fēng)險不得不選用水基切削液的場合。當(dāng)然，以上只是一般性的原則，此外還有使用觀念和習(xí)慣的問題。隨著高速切削技術(shù)的進(jìn)步，從操作安全衛(wèi)生方面考慮，水基切削液的使用比例會不斷提高。另一方面，因為水基切削液的使用壽命較短，廢液排放較頻繁，隨著人們越來越重視環(huán)境保護(hù),油基切削液尤其是生物降解性能好的油基切削液將會越來越受到重視。油獲得專利并應(yīng)用于重切削、拉削、螺紋和齒輪加工。刀具材料的發(fā)展推動了切削液的發(fā)展，1898年發(fā)明了高速鋼，切削速度較前提高2?4倍。1927年德國首先研制出硬質(zhì)合金，切削速度比高速鋼又提高2?5倍。隨著切削溫度的不斷提高，油基切削液的冷卻性能已不能完全滿足切削要求，這時人們又開始重新重視水基切削液的優(yōu)點。1915年生產(chǎn)出水包油型乳化液，并于1920年成為優(yōu)先選用的切削液用于重切削。1948年在美國研制出第一種無油合成切削液，并在20世紀(jì)70年代由于油價沖擊而使應(yīng)用提高。近十幾年來由于切削技術(shù)的不斷提高，先進(jìn)切削機床的不斷涌現(xiàn)，刀具和工件材料的發(fā)展，推動了切削液技術(shù)的發(fā)展。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的深入發(fā)展和人們環(huán)境保護(hù)意識的加強，對切削液技術(shù)提出了新的要求，它必將推動切削液技術(shù)向更高領(lǐng)域發(fā)展。2、切削液的發(fā)展趨勢1）開發(fā)綠色切削液①礦物油逐漸被生物降解性好的植物油和合成酯所代替。②油基切削液逐漸被水基切削液所代替。③開發(fā)性能優(yōu)良且對人體無害和對環(huán)境無污染的添加劑。為了防止乳化液腐敗，可以采取如下措施1、注入新液時，首先要把機床周圍及供液系統(tǒng)內(nèi)的切屑和油污等物質(zhì)清除，并用殺菌劑消毒后才加入新液。不清洗干凈就等于向新液中投放腐敗的菌種。2、乳化液稀釋要用自來水或軟水，避免使用含大腸桿菌和無機鹽多的地下水。切削液是一種用在金屬切、削、磨加工過程中，用來冷卻、潤滑刀具和加工件的工業(yè)用液體，切削液是金屬切削加工的重要配套材料。18世紀(jì)中后期以來，切削液在各種金屬加工領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)初，人們從原油中提煉出大量潤滑油，發(fā)明了各種潤滑油添加劑，真正拉開了現(xiàn)代切削液技術(shù)的歷史序幕。一、切削液的組成及性能特點切削液的品種繁多，作用各異，分為油基切削液和水基切削液兩大類。油基切削液也叫切削油，它主要用于低速重切削加工和難加工材料的切削加工。水基切削液分為3大類,乳化切削液、微乳化切削液和合成切削液。二、切削液的作用使用切削液的主要目的是為了減少切削能耗，及時帶走切削區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的熱量以降低切削溫度、減少刀具與工件間的摩擦和磨損、提高刀具使用壽命，保證工件加工精度和表面質(zhì)量，提高加工效率，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效果。切削液在加工過程中的這些效果主要來源于其潤滑作用、冷卻作用、清洗作用和防銹作用。此外，因為切削液是油脂化學(xué)制品，直接與操作人員、工件和機床相接觸，對其安全性和腐蝕性也必須有一定的要求。三、切削液的發(fā)展趨勢眾所周知，切削液具有潤滑、冷卻、清洗及防銹等作用，對提高切削加工質(zhì)量和效率、減少刀具磨損等均有顯著效果。近十多年來，我國的切削液技術(shù)發(fā)展很快，切削液新品種不斷出現(xiàn)，性能也不斷改進(jìn)和完善，特別是20世紀(jì)70年代末生產(chǎn)的水基合成切削液和近幾年發(fā)展起來的半合成切削液（微乳化切削液）在生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用，為機械加工向節(jié)能、減少環(huán)境污染、降低工業(yè)生產(chǎn)成本方向發(fā)展開辟了新路徑。四、切削液的選用切削液都是按照油基切削液和水基切削液來選用的?？傮w上看，在加工質(zhì)量和刀具壽命方面，油基切削液比水基切削液要優(yōu)越，盡管隨被加工材料、加工方法、加工條件的不同其優(yōu)劣程度會有所差異。所以，水基切削液應(yīng)該用于存在著比加工質(zhì)量和刀具壽命更優(yōu)先的場合。五、其他切削液1）膏狀及固體潤滑劑在攻螺紋時，常在刀具或工件上涂上一些膏狀或固體潤滑劑。膏狀潤滑劑主要是含極壓添加劑的潤滑脂。固體潤滑劑主要是二硫化鋁蠟筆、石墨、硬脂酸皂、蠟等。用二硫化鋁蠟筆涂在砂輪、砂盤、帶、絲錐、鋸帶或圓鋸片上，能起到潤滑作用并降低工件表面的粗糙度，延長砂輪和刀具的使用壽命，減少毛刺或金屬的熔焊。2）氣體冷卻劑空氣是最常用的氣體冷卻劑，干切削時就有常壓的空氣存在，起到一定的冷卻作用，但冷卻效果極差。為了提高氣體的冷卻效果，可以把空氣壓縮，使氣體以較快的流速吹到切削區(qū)，帶走切削熱，并把切屑吹走，但必須采取防護(hù)措施。采用二氧化碳和氮氣等惰性氣體，其沸點低于室溫，經(jīng)壓縮后噴到切削區(qū)域，起到蒸發(fā)作用。采用惰性氣體的優(yōu)點是冷卻性能好，可延長刀具使用壽命，并且透明，可看清加工情況，清除油煙，不會污染工件、切屑和機床潤滑劑，但成本相對較高。德斯孚切削液由多種超強功能助劑經(jīng)科學(xué)復(fù)合配伍而成，同時具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點，克服了傳統(tǒng)皂基乳化液夏天易臭、冬天難稀釋、防銹效果差的的毛病。油基切削液的分類和組成油基切削液主要由基礎(chǔ)油、油性添加劑、極壓添加劑、防銹劑、抗氧劑、消泡劑和降凝劑等組成。油基切削液是以礦物油為主要成分，根據(jù)加工工藝和加工材料的不同，可以用純礦物油，也可以加入各類油性添加劑和極壓添加劑，以提高其潤滑效果。（1）純礦物油：使用煤油、柴油等輕質(zhì)油料和全損耗系統(tǒng)用油等低黏度潤滑油，其中輕質(zhì)油主要用于鑄鐵件的切削和壬行磨及研磨加工，有利于鐵粉和砂輪灰的沉降。純礦物油成本低、穩(wěn)定性好，對金屬不腐蝕，使用周期長。在使用過程中，即使有少量的切削油漏入齒輪箱、軸承和液壓系統(tǒng)中或部分潤滑油漏入切削油中，也不致影響機床性能。但純礦物油由于不含潤滑添加劑、潤滑效果差，承載能力低，一般只適用于輕負(fù)荷切削及易切削鋼材和有色金屬的加工。對于要求低溫流動性好的切削油，可用聚烯烽等合成油，其凝點可達(dá)零下三十?dāng)z氏度，但價格較貴。（2）脂肪油（或油性添加劑）+礦物油：脂肪油曾被廣泛用作切削油，一般用作精車絲桿、滾齒、剃齒等精密切削加工，長用的有菜籽油、豆油、豬油等。脂肪油主要由脂肪酸甘油酯組成，對金屬表面有較強的吸附能力，具有良好的潤滑性能，其缺點是易氧化變質(zhì)，并在機床表面形成難以清洗的黏膜（即“黃袍”）0脂肪油也可按一定比例（約10%?30%）加入礦物油中，以提高礦物油的潤滑效果。但由于脂肪油為食用油，貨源較少，近年來逐漸被油性添加劑所代替。(3)非活性極壓切削油：由礦物油加非活性極壓添加劑組成。所謂非活性極壓切削油是指切削油在100。。、3h的腐蝕試驗中，銅片腐蝕在2級以下(中等程度均勻變色)。這類切削油的極壓潤滑性好，對有色金屬不腐蝕，使用方便，被廣泛用于多種切削加工工藝。(4)活性極壓切削油：由礦物油和反應(yīng)性強的硫系極壓添加劑配制而成。這類切削油對銅片的腐蝕為3?4級，對有色金屬有嚴(yán)重腐蝕。他有良好的抗燒結(jié)性能和極壓潤滑性能，可提高高溫和高壓條件下刀具的使用壽命，對刀具積屑瘤有強的控制能力，多用于容易啃刀的材料和難加工材料的切削。(5)復(fù)合切削油：由礦物油+油性添加劑和極壓添加劑配制而成。使用油性添加劑如高級脂肪酸、脂肪油等，能在金屬表面產(chǎn)生物理吸附和化學(xué)吸附，形成一個分子膜吸附層，可降低切削時的摩擦阻力，但這類天加劑只有在較低的溫度時才有效，當(dāng)溫度高于200℃時，極性化合物產(chǎn)生解吸和分解而失去潤滑作用。同時含有油性劑和硫、磷、氯極壓添加劑的復(fù)合切削油，可以在很寬的溫度范圍內(nèi)保持良好的潤滑狀態(tài)，適用于多工位切削及多種材料的切削加工。油基切削液和水基切削液的區(qū)別油基切削液和水基切削液的區(qū)別表現(xiàn)在四個方面：加工性能上的區(qū)別、理化性能上的區(qū)別、環(huán)衛(wèi)性能上的區(qū)別、經(jīng)濟(jì)性上的區(qū)別。1、加工性能上的區(qū)別油基切削液與水基切削液之間的差別是顯著的?？傮w說來，油基切削液在加工質(zhì)量方面較好，而在加工效率方面較差。這是因為油基切削液的潤滑性較好，適合于精密加工。但在高強度切削加工（高速、大進(jìn)給切削）中，因切削溫度較高，油基切削液容易冒煙，甚至有著火的危險，而水基切削液不會發(fā)生類似問題。所以，油基切削液不適合高速切削和強力切削。刀具壽命與切削液組成成份關(guān)系密切。一般說來，油基切削液對刀具磨損較小，但若含有某些活性劑，亦有加速刀具磨損的傾向。2、理化性能上的區(qū)別水基切削液只有冷卻性能和清洗性能兩項較好，其余各項都是油基切削液較好。這是因為水的比熱容和熱導(dǎo)率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油。水基切削液一般含有較多的表面活性劑，洗滌能力強，容易