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淺談金（jīn）屬加工中切削液的重要作用

2018-8-24 來源：上汽通用五菱汽車股份有限公司作者：鄭文清，楊（yáng）風

摘要：金屬切削加工潤滑劑簡稱金屬切削液（yè），被廣泛（fàn）應用於各類金屬加工過程（chéng）中，起到潤滑、冷卻、清洗工件及刀具等的作用。據統計目前我國金（jīn）屬切削液的年用量約為 6 萬噸，其中水溶性金屬切削液和（hé）純油性金屬切削液使（shǐ）用量基本各占一半。合理使用切削液有（yǒu）助於（yú）提高工件精度、降低零件粗糙度、延長刀具耐用度、提（tí）升加工效（xiào）率等。

關鍵（jiàn）詞：切削液；作用；刀具

1 、切削液（yè）分（fèn）類

金（jīn）屬切削液分類方式有很多，按照（zhào）其化學成分（fèn）可分為非水溶性液和水溶性（xìng）液兩大類（國家標（biāo）準GB7631.5-89 中有詳盡的描述）。

不同類型（xíng）的（de）切削液在油性成分含量、乳化液顆粒大小及外觀上稍有（yǒu）不同[1]。如表 1 所（suǒ）示。

2 、切削液的作用

2.1 作用（yòng）機理

在金屬機加工過程中，刀具與工件、刀具與切屑之間存在的（de）摩擦運動會產生（shēng）很（hěn）大的（de）熱（rè）量，這部分熱量如果不能及時排除會引（yǐn）起刀尖部分溫度急劇升高，從而導致刀具磨（mó）損加（jiā）劇、工件質量降低[2]。

使用（yòng）切削液則可（kě）以加速（sù）高溫（wēn）切屑的排出，同時切削液本身也作（zuò）為載體（tǐ）將熱量帶走。刀具、工（gōng）件的溫度得以控製，就減少了（le）兩者之間的粘結，便於獲得較高的表麵質量，刀具耐用度隨之也會得到提升。

2.2 切削液作用

2.2.1 冷卻（què）作用

冷（lěng）卻作用是切削液最基本（běn）的作用。在加工時，切削液循環（huán）係統噴射（shè）出大量切削液包裹住切屑、刀尖部分，由於組成切削液的主要成分水和油的比熱容較大，熱量自（zì）然被其吸收並隨（suí）之流走。

提（tí）高切削液的冷卻作用可以從（cóng）以下方麵著手：改善切（qiē）削液（yè）的熱參數值（主要（yào）為比熱容）；加強切削（xuē）液循環時的流動性；提高切削液的滲透性；降低切削液的泡（pào）沫等。以奧氏（shì）體不（bú）鏽鋼車削為例，研（yán）究表明加工時使用 40%的全損（sǔn）耗係統（tǒng）用油、20%的二硫化（huà）鉬、40%的酒精調（diào）製而成（chéng）的切削液效果最佳[3]。

該配方切削液有效的起到了抗粘結的（de）作用，降低了刀具加（jiā）工硬化，減少切削熱的產生。切削液通過控製工件、刀具的表麵溫度，有效地減少刀具表麵材料的塑形流動，從而減少刀具非正常磨損，因此可實現高速、大進給加工，切（qiē）削效（xiào）率自然也就得以提升。

2.2.2 潤滑作用

金屬機加（jiā）工過程中切削熱的主要來源是刀具與已切削麵、刀具與切屑之間的摩擦，刀具與已切削麵的摩擦是由於加工（gōng）材料的回彈所致，可以通過優化刀具（jù）後角，配合使用（yòng）吸附性較強的（de）切削液（yè）便可以有效地減小摩（mó）擦獲得良好（hǎo）的加工表麵。

而刀具與切屑之間的摩擦（cā）則有些不同，如圖 1 所示，切屑實際是由於受到來自前刀麵的擠壓力（lì）被迫擠出的，因此接觸壓力大，產生的熱量（liàng）也就（jiù）隨之增多（duō）。當使用切削液時，切屑與刀具之間形成潤滑油膜，減少金屬之間的直接（jiē）接觸麵積，降低摩擦係（xì）數，同時低溫切削液能使高溫切屑迅速被冷（lěng）卻（què），從而體（tǐ）積收縮，減少摩擦時的接觸麵積。

使用切削液與否對變形係數、摩擦係數等的影響很大，同時不同類型的切削液潤（rùn）滑作用也明（míng）顯不（bú）同。表 2 所示（shì）。

2.2.3 清洗作用

金屬加工過程中切屑、磨屑若不能及時排（pái）除，勢必對加工造成較大影響。以珩磨為（wéi）例，缸（gāng）孔在油石的（de）磨削作用下（xià）產生大量鐵泥，這類鐵泥若殘留在珩磨頭上不僅會影響加工效率，嚴重時（shí）還會造成（chéng）漲刀故障。柳州某車企加工 B 係（xì）列（liè）發動機時，珩（héng）磨工位機床頻繁出現漲刀軸故（gù）障報警，檢查漲刀機構及珩磨刀體未發現異常。

運用人機料法環原（yuán）則分析後鎖定切削液過髒，清洗作用減退，定期更換切削液後問題發生頻次降低 80%.圖 2 所（suǒ）示

不（bú）同類型的切削（xuē）液（yè）由於組成成（chéng）分各異，所以清洗作用有所不同。粘度是（shì）衡（héng）量油基切削液清洗能力的（de）主要特征，相同條件下粘度（dù）越（yuè）低清（qīng）洗能（néng）力越強。水基切削液中由於添加了（le）表麵活性劑，使之具備了較強的吸附能力，衝洗工件後能順利將各類雜質帶走，因此清洗（xǐ）能（néng）力高於同級別油基切削液。

2.2.4 防鏽作用

統計顯示，工件生鏽多半是發生了化學腐蝕和電（diàn）化學腐蝕，而切削液中（zhōng）的防鏽劑能切斷相關腐蝕因素與工件的接觸，從而實現良好的防鏽作用。其防鏽機理為：經（jīng）過切削液的衝洗，工件（jiàn）表麵（miàn）便留下一層牢固的油膜隔絕了水及腐蝕（shí）介質的侵襲，如加工非（fēi）鑄鐵件時，切削液（yè）中就含有的油溶性良好的十二烯基丁二酸。

相比如防（fáng）鏽油、溫濕度控製等其他防鏽方案，切削液防鏽簡單易行，無需（xū）額外增（zēng）加人（rén）力物力（lì）且可以做到全麵徹底。

2.2.5 其（qí）他作用

改善加工質量是切削液一個重要的作用（yòng），切削液類型、濃度、流量、噴射方式等均會對加工帶來影響。研究表明同等條件下，如圖 3 所示，隨（suí）著（zhe）切削速度增（zēng）大（dà）使用不同切削液得到的工件表（biǎo）麵粗糙度 Ra值趨於減（jiǎn）小（xiǎo）。

同時對比使用不同類型切削液，油膜滴水的潤滑方式效果（guǒ）更（gèng）優。使用霧（wù）狀油膜水滴可（kě）有效的摩擦（cā），減輕切削區材料的變形，抑製積屑及鱗刺的產生，從而獲得較高的表麵質量

[4]。

3 、結束語

金屬切削液對機加工等金屬加工十分重要，具有冷卻、潤滑、清洗（xǐ）、防鏽（xiù）、提（tí）高刀具耐用度等作用。依據工件材（cái）料、製造公差等要求合理使用切削液，有助（zhù）於在較低製造成本下取得（dé）較高的工件質量。

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