乳化型切削液在铝合金加工中应用.doc

乳化型切削液在铝合金加工中应用 　　【摘要】切削液在机械零部件加工过程中是不可或缺的元素，相比钢铁材质的加工，铝合金加工对切削液的冷却、润滑性能要求更高。切削液的浓度、压力、流量等工艺指标对工件的加工质量有巨大的影响。在选用切削液时应从公司的实际情况出发，在保障零件加工质量的同时，兼顾通用性、兼容性、经济性。 【关键词】切削液；铝合金；加工 在金属切削过程中，金属和刀具界面会产生大量的热，其温度可达到600～1000℃。这对工件表面质量、尺寸精度、刀具的使用寿命、动能消耗及生产效率都有很大的影响。切削过程中产生的切屑停留会对后续加工工序产生不良影响，如刮花已加工表面、堵塞螺纹孔等；切屑进入夹具体，粘附在夹具定位基准上，影响工件的装夹精度；切屑携带大量的热量堆积在工作台、机床护板上，使机床产生热变形，影响零部件的加工精度。切削液的使用，能及时带走切削产生的热量，大流量切削液的冲刷作用，使切屑能及时的脱离已加工表面，清洗夹具和机床护板，从而使工件达到良好的加工质量。 1 切削液的分类 切削液大体可以分为两大系列：非水溶性（油基）和水溶性（水基）切削液[1]。 油基切削液（也称切削油），以矿物油为基础，用于苛刻的加工场合。粘度低的用于冲洗、冷却场合，如深孔加工，粘度高的用在间歇性切削，如齿轮切削、重型车削等。水溶性切削液按矿物油在其中的含量及液滴的大小等可以分为三类：乳化液、半合成切削液及全合成切削液。乳化液是比较早的传统型的切削液，基础油含量在60%以上，它的稀释液不透光而呈乳白色。全合成切削液中不含任何基础油，其中的主要成分是防锈剂、表面活性剂及一些性能添加剂，它的所有组分均是完全水溶性的，在稀释后呈完全透明状。含油量介于两者之间的为半合成切削液。 2 乳化液三个工艺指标对铝合金加工的影响 在铝合金切削加工过程中，乳化液的浓度、压力、流量这三个工艺指标选择对零部件的加工质量产生巨大影响。 2.1 乳化液的浓度选择 在工厂现场使用的切削液，是由切削液浓缩物加水稀释而成的工作液。 表示切削液的有效含量通常有两种方法：浓度和稀释倍率[2]。浓度表示使用液中含有原液的质量百分数，例如5%的浓度：100kg乳化液中原液含量为5kg，另添加95kg稀释水。稀释倍率浓度：把1份质量的原液与n-1份质量的稀释水相混溶得到的使用液，其稀释倍率定义为n倍。原液现场快速检测浓度使用折光仪，而实验室检测一般使用的是滴定方法来进行检测。 工作液的浓度只有维持在规定的范围内，才能保证切削液发挥其应有的功能。切削液的使用浓度过低，容易发生锈蚀、刀具磨损增大和加工质量降低以及抗菌性能下降、易腐败发臭等问题。相反如果切削液浓度过高，不仅会带来加工成本增加，而且可能导致切削液的清洗性和冷却性下降、消泡性下降、对操作工人的眼睛和呼吸道产生刺激、发生皮肤过敏等一系列问题。因此，维持切削液的合适浓度是水基切削液管理的重要环节，通常都把浓度检查作为切削液管理的重要指标。 开放式切削方式如车削、铣削排屑通畅，切屑液主要起冷却和冲屑作用，对浓度要求不高，一般选用浓度为3%～5%左右的切削液；封闭场合切削如钻孔、攻丝时，加工环境恶劣，排屑不畅，刀具和工件相互挤压，这时切屑液要对刀具进行冷却和润滑，还要冲屑，这种加工方式对切削液的润滑性能要求较高，一般钻孔选用浓度为5%～8%的切削液，攻丝加工时工件受刀具严重挤压，选用含极压添加剂浓度为8%～10%的切削液比较合适。 2.2 切削液的压力选择 切削液的大压力冲刷对零件加工起断屑和冲屑的作用，在一些孔加工场合，特别是深孔加工，切削液的压力对加工表面质量和刀具寿命起到至关重要的影响。据实验统计，在钻φ8×65的孔时，使用切削液为2MPa主轴中心出水的刀具寿命比选用1.5MPa的高20%。选用切削液时需综合考虑机床成本，切削液压力越高，机床所需的配置要求越高，整体成本也越高。机床冷却系统由冷却水箱，过滤器，泵（高压、低压），水管，喷嘴，密封件等组成，提高切削液压力，相关连接组件需要选配高压元件来匹配。一般数控机床都配备普通冲屑冷却系统，加工要求较高时选配中心冷却系统。普通冲屑需求的切削液可以选择小压力，大流量参数，及时地将切削热带走，将附着在工件、护板、夹具上的切屑带走。普通冲屑冷却一般选用压力参数为0.04～0.06MPa。中心冷却系统选用高压泵，高压切削液从主轴中心穿过，再穿过刀体，直接喷射到刀具切削位置，利用高压水流断屑，并将狭窄空间的切屑强力冲出来，从而起到断屑、冷却、润滑、冲屑作用。中心冷却系统按照压力的选择可以分为低压、中压、高压、特高压四个等级。下表1为不同加工工况时的中心冷却压力值的选择。 2.3 切削液的流量选择 切削液的冲