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切削液的选用与维护
1概述
切削液作为一种金属切削加工介质,由于其属于边缘、交叉学科范畴,常常被忽视,但它在金属切削加工中被广泛采用,且起着十分重要的作用。它能帮助提高切削加工的质量和生产效率,降低生产成本,改善加工环境。随着切削加工效率、切削加工材料及加工质量的不断提高,切削液的作用显得越来越很重要,对切削液的要求越来越高。
近年,我国机械制造业,特别是汽车行业的发展迅速,对切削液的数量需求大增,它带动了切削液技术的快速进步与发展。目前,市场上国内和国外品牌切削液品种繁多,其性能、价格差异很大,如同类国产与国外品牌切削液之间价格相差4-6倍,不同类型国产或国外品牌切削液之间价格相差1-4倍。选用合适的切削液,能在提高金属切削加工质量,降低加工成本,改善加工环境方面,取得最大的效益。此外,切削液在使用过程中有许多参数需要控制,如切削液浓度1%的变化即可在加工零件上明显地表现出来,能直接导致零件加工质量的下降或刀具的异常消耗。因此,如何正确选择使用切削液,并做好切削液使用中的维护工作,是我们在金属切削加工中不容忽视的重要课题。
2切削液的功能与类型
(1)切削液的功能
切削液的主要功能是润滑与冷却。它可以减缓刀具(砂轮)的磨损,提高刀具耐用度,降低加工工件的表面粗糙度值,减少工件的热变形,提高加工效率。切削液的另两项重要功能是清洗与防锈。即它可以冲走加工区域的切屑,减少切屑及灰尘的粘结,改善和提高加工表面的清洁度,防止工件、刀具、机床生锈或腐蚀。
此外,考虑到切削加工的经济性和环境方面要求,切削液还需具备下列功能:贮存稳定性、乳化稳定性、泡沫抑制性,与机床密封材料、油漆等的相容性,对人体、环境无害或损害少等。
(2)切削液的类型
切削液的分类方法很多,最主要,也是被各国普遍采用的是ISO6743/7分类法,它将切削液分为油基型和水基型,水基型可进一步分为乳化液、半合成液(或微乳液)及合成液。它们的主要区别如表一所示。
表一:各类型切削液的区别
切削液类型 含油量/% 乳化液颗粒大小/?m 外 观 油基切削液 100 — 半透明 乳化液 60-90 >1 乳白色 半合成切削液 5-30 0.1-1.0
0.05-0.1
<0.05 乳状蓝色
半透明灰色
透明 合成切削液 0 — 透明 油基切削液由纯矿物油、动植物油或以油为主体,添加极压剂调合而成。油基切削液润滑性能好,冷却性能差,水基切削液则相反,但其成本低,操作环境安全、干净。随着水基切削液性能的不断提高,其使用范围逐渐扩大。
乳化液由矿物油加入乳化剂和其它添加剂组成,其含油量>60%,溶于水后形成乳白色乳状液。合成切削液可分为无机盐型和全合成型,它不含油,添加剂含量可达50%以上,具有极好的冷却性和清洗性。无机盐型合成切削液以无机盐为主,润滑性差;全合成切削液全部采用合成添加剂,各项性能都较优异,是有发展前途的一类切削液。半合成切削液以水为载体,加入5-30%的油和大量表面活性剂及多种添加剂调合而成,它兼有乳化液和合成切削液的优点,是目前研究最多,应用最广的一类切削液。
不同类型切削液具有各自的特征,但决定切削液性能优劣的是各种添加剂。常用的添加剂有:油性剂、极压剂、表面活性剂、乳化剂和乳化稳定剂、防锈剂、杀菌剂、消泡剂、抗氧剂等。一种添加剂能解决一方面的问题,必须同时添加多种添加剂才能赋予切削液优良的综合性能。如半合成切削液除添加大量表面活性剂外,还需添加油性剂、极压剂、防锈剂、杀菌剂、消泡剂、PH值调整剂等多种添加剂。
3切削液的选用
选用切削液主要应从切削加工要求、切削液自身性能质量、环境适应性、管理方便性、综合应用成本等五个方面进行考虑。
(1)根据切削加工要求选用切削液
对一般材料的粗加工,以减少切削力和刀具磨损为主,可选用有一定润滑性、冷却性好的切削液;精加工以改善工件表面粗糙度为主,应选用润滑性好的切削液;对高速加工,刀具常处于边界润滑状态,应选用润滑性、渗透性好,极压性高的切削液,如加工中心,适宜选用含油量>20%、表面张力<35dyn∕cm2、PB值>900N的半合成切削液。对重负荷加工,如滚齿、拉削等,则适宜选用含极压剂的油基切削液。对内孔、深孔加工,由于切削液不易浇注到加工表面,要求切削液有极好的渗透性,应选用表面张力<30dyn∕cm2,且有良好润滑性的切削液。磨削产生热量大,要采用冷却性好的切削液;对CBN磨,由于CBN易于水解,要求切削液易在砂轮表面形成油膜以抑制水解,应选用具有良好润滑性、冷却性的切削液。
根据切削液自身性能质量选用切削液
能满足同一加工方式要求的切削液可能不只一种,这时我们要研究不同类型或品种切削液的性能差异,选用性能质量较好的切削液。如对磨削加工,乳化液、半合成切削液、无机盐型合成液,全合成切削
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