金屬切削液的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢
隨著現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，切削技術(shù)和切削工藝的不斷創(chuàng)新對切削液的性能提出了更高要求。尤其是近年來環(huán)境保護(hù)和人類健康日益成為全社會關(guān)注的焦點(diǎn)，而切削液會對環(huán)境和人體造成污染和損害，因此切削液的使用和廢液處理已受到環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的制約。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，使用切削液加工時(shí)產(chǎn)生的煙霧量也要受到嚴(yán)格限制，對某些切削液廢液及帶有切削液的切屑要求必須作為有毒材料加以處理，其處理成本不斷提高。為了適應(yīng)社會發(fā)展的要求，現(xiàn)代切削液技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn)。
1、高性能、長壽命、低污染切削液的開發(fā)及廢液處理技術(shù)研究
近年來，我國進(jìn)口數(shù)控機(jī)床、加工中心等先進(jìn)制造設(shè)備越來越多，所需切削液若長期依賴進(jìn)口，因價(jià)格昂貴，將使生產(chǎn)成本大幅度上升。因此，研制高性能切削液以替代進(jìn)口產(chǎn)品已成當(dāng)務(wù)之急。目前，我國水基切削液的使用范圍越來越廣，且已開始從乳化液向性能好、壽命長的合成切削液、微乳化液過渡。在發(fā)達(dá)國家，微乳化液已普遍使用，并正在大力研究環(huán)保型切削液�！�
目前，國內(nèi)外切削液研究的重點(diǎn)內(nèi)容包括：研制高性能切削液，研究延長切削液使用壽命的供液方法以減少廢液排放量；研究更有效和更經(jīng)濟(jì)的廢液處理方法，除使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)之外，還應(yīng)盡可能減少有害污染物在環(huán)境中的積累。
2、切削液的適當(dāng)用量
傳統(tǒng)的切削液供液方法常采用澆注法，尤其對于水基切削液，通常是將一定壓力、較大流量的切削液噴射覆蓋到切削區(qū)，以起到潤滑、冷卻等作用。在加工條件發(fā)生變化時(shí)，如在更換工件材料或更換刀具類型及幾何參數(shù)的情況下，通常也不會(或很少)調(diào)整切削液用量。美國密執(zhí)安技術(shù)大學(xué)對切削加工中有關(guān)切削液的適當(dāng)用量問題進(jìn)行了研究，試圖在滿足加工要求的情況下，使切削液用量最少，與切削液有關(guān)的費(fèi)用也降至最低。他們在福特公司所做的試驗(yàn)中，對切削液的濃度、工件材料、刀具類型及幾何參數(shù)等都進(jìn)行了測試與研究，并對工件表面粗糙度、積屑瘤和切削力等作了分析，通過試驗(yàn)得出了最適當(dāng)?shù)那邢饕河昧�。德國漢高公司正全力研究“最小潤滑”加工技術(shù)，使切削液液流或氣霧通過刀具作用于加工區(qū)域，切削液的流量由CNC程序控制，效果十分理想�！�
3、開發(fā)傳統(tǒng)切削液的替代品
在這方面研究最多的是液氮冷卻。氮?dú)馐谴髿庵泻孔疃嗟某煞�，液氮作為制氧工業(yè)的副產(chǎn)品，資源十分豐富。以液氮作為切削液，使用后直接揮發(fā)成氣體返回大氣中，不會產(chǎn)生任何污染物，從環(huán)保角度看，是一種極有前途的切削液替代品。液氮冷卻的利用方法之一是將液氮作為切削液直接噴射到切削區(qū)。德國漢高公司分別在車削和磨削加工中對液氮冷卻進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，在超低溫加工狀態(tài)下，刀具材料能夠保持良好的切削性能，可提高切削效率和加工質(zhì)量；同時(shí)液氮可顯著降低磨削區(qū)溫度，減少磨削燒傷。液氮冷卻的另一種利用方法是間接利用，即不將液氮直接噴射到切削區(qū)。德國漢高公司在多晶體CBN刀具上部的方盒內(nèi)儲存液氮，由進(jìn)口輸入，從出口流出，用這種方式車削燒結(jié)氮化硅時(shí)，刀具壽命延長了10倍，磨損降低1/4。美國標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)國際研究所的Evans用金剛石刀具切削不銹鋼時(shí)，利用液氮冷卻刀桿或夾具，減少了刀具磨損，加工表面粗糙度低于Ra0.025μm�！�
噴氣冷卻也是液氮的利用方式之一，直接用于切削冷卻的不是氮?dú)獗旧�，而是被液氮冷卻過的氣體。日本學(xué)者研制的噴氣冷卻磨削系統(tǒng)就是利用液氮冷卻過的超低溫(-50°以下)氣體直接噴吹于磨削部位，砂輪為經(jīng)固體潤滑劑處理或添加了極少量超精植物油的CBN砂輪。試驗(yàn)表明，磨削后工件材料的殘余壓應(yīng)力比使用磨削液時(shí)要大，且殘余應(yīng)力的分布區(qū)域變寬，可顯著提高零件的抗疲勞強(qiáng)度和使用壽命。
4、干切削
目前，國外已有嚴(yán)格的法規(guī)限制某些切削液的使用，且廢液處理費(fèi)用極高，如德國每年廢液處理約耗資10億馬克。因此，在美國、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家均大力倡導(dǎo)采用干式切削工藝。目前采用干式切削加工鑄鐵材料已無問題，如德國漢高公司提出的“紅月牙”鑄鐵加工法，采用陶瓷和CBN刀具，在高速和大進(jìn)給量加工時(shí)，使熱量很快聚集到刀具前端，使其呈紅熱狀態(tài)，當(dāng)工件被加熱到371°時(shí)，其屈服強(qiáng)度減小，可獲得較高的金屬切除率。鋁材在發(fā)動機(jī)及動力系統(tǒng)中應(yīng)用量很大，因此鋁材的干式切削也受到重視。據(jù)報(bào)道，德國漢高公司的高速金剛石干式加工系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速1,500r/min，用于變速箱上鋁質(zhì)通道板的加工，加工精度達(dá)0.05mm，每小時(shí)可加工 600件，與磨削加工相比，每年可節(jié)約300多萬美元。另外，對鋼和鎂等材料的干式切削工藝也在研究之中�！�
在某些應(yīng)用場合，可利用激冷氣體及旋風(fēng)噴霧器來降低切削溫度，如噴氣冷卻。有人預(yù)測，將來如采用高性能刀具材料和排屑性能極好的刀片斷屑槽型，結(jié)合使用冷卻氣體，可實(shí)現(xiàn)不再使用切削液的目標(biāo)�！�
5、現(xiàn)代切削液發(fā)展趨勢
目前，國內(nèi)外學(xué)者正在努力探索減少或消除環(huán)境污染的切削加工方法，但研究目標(biāo)大多集中在不使用傳統(tǒng)切削液的加工上。從目前的發(fā)展情況看，無論液氮冷卻、噴氣冷卻或干切削，雖然各有特點(diǎn)和優(yōu)勢，但也有其局限性，如上述三種方法都存在切屑形成過程中潤滑性差的問題，因而不得不使用一些潤滑劑；另外，目前的機(jī)床主體多為鑄鐵材料，而工件切削后新生的金屬表面具有極強(qiáng)的化學(xué)活性，暴露在空氣中均會很快生銹。如用液氮、噴氣冷卻或干式切削，則后續(xù)工序中必須增加機(jī)床和工件的防銹處理，而防銹液、清洗液等同樣會污染環(huán)境。由此可見，在切削加工領(lǐng)域，離全面取代采用傳統(tǒng)切削液的濕式加工還相當(dāng)遙遠(yuǎn)，而現(xiàn)代切削液的研究開發(fā)就顯得更為迫切。目前研究開發(fā)的重點(diǎn)是：
大力開發(fā)對生態(tài)環(huán)境和人類健康負(fù)作用小、加工性能優(yōu)越的切削液，朝著對人和環(huán)境完全無害的綠色切削液方向發(fā)展；同時(shí)，努力改進(jìn)供液方法，優(yōu)化供液參數(shù)和加強(qiáng)使用管理，以延長切削液的使用壽命，減少廢液排放量；此外，還應(yīng)進(jìn)一步研究廢液的回收利用和無害化處理技術(shù)�！�
開發(fā)傳統(tǒng)切削液的替代品，并加強(qiáng)實(shí)用化技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性評價(jià)和適用范圍等方面的研究�！�
研究干式切削方法，尋求干式切削刀具、工件和機(jī)床及其參數(shù)的最佳配合方式，大力推廣干式切削應(yīng)用技術(shù)。
金屬切削液的使用方法
切削液的使用方法對刀具壽命和加工質(zhì)量都有很大影響，即使最好的切削液，如果不能有效地輸送到切削區(qū)域，也不能起到應(yīng)有的作用。因此選用以潤滑為主的切削液時(shí)（如切削油），應(yīng)當(dāng)把它輸送到能在摩擦表面生成油膜的部位。相反，如果選用的切削液以冷卻為主（如水基切削液），就應(yīng)當(dāng)使切削液接近刀具的刃部。這種條件下通常要用壓力法強(qiáng)迫切削液進(jìn)入切削區(qū)域，從而把刀具、工件、切屑由于摩擦和變形所產(chǎn)生的熱量帶走。連續(xù)應(yīng)用切削液比間斷應(yīng)用切削液好，間斷應(yīng)用切削液會產(chǎn)生熱循環(huán)，從而導(dǎo)致硬而脆的刀具材料（如硬質(zhì)合金刀具）產(chǎn)生裂紋和崩刃。間斷使用切削液除了縮短刀具壽命外，還會使工作表面粗糙不均勻。
正確使用切削液的另一個(gè)好處是有效地排除切屑，這也有助于刀具壽命的延長。如適當(dāng)安放切削液的噴嘴，可防止銑刀和鉆頭的排屑槽被切屑堵死或排屑不暢。對于一些大工件的加工，或大進(jìn)給量的強(qiáng)力切削、磨削，采用二排或多排的冷卻液噴嘴，使之能充分冷卻，有利于提高加工效率，保證加工質(zhì)量。
1、手工加油法：
固體或膏狀潤滑劑可以用毛筆、刷子將潤滑劑涂或滴落到刀具或工件上（主要是攻螺紋、板牙套螺紋時(shí)）。最近還研制出手提式供液器，通過加壓將潤滑劑霧化，噴到刀具和工件上。
在沒有配量冷卻系統(tǒng)的機(jī)床上，如果鉆孔或攻螺紋的數(shù)量不多，用手工加油是有效的方法。當(dāng)在同一機(jī)床上要完成兩種不同加工時(shí)，用手工油可以與機(jī)床上的溢流冷卻系統(tǒng)配合起來使用。
2、溢流法：
最常見的使用切削液的方法是溢流法。用低壓泵把切削液打入管道中，經(jīng)過閥門從噴嘴流出，噴嘴安裝在接近切削區(qū)域。切削液流過切削區(qū)后再流到機(jī)床的不同部件上，然后匯集到集油盤內(nèi)，再從集油盤流回到切削液箱中，循環(huán)使用。因此，切削液箱應(yīng)有足夠的容積，使切削液有時(shí)間冷卻并使細(xì)的切屑及磨粒等沉降。視加工種類的不同，切削液箱的容積約為20-200L，個(gè)別加工則更大，如鉆深孔及強(qiáng)力磨削等，切削液箱可達(dá)500-1000L或更大。在集油盤內(nèi)應(yīng)設(shè)有粗的過濾器，防止大的切削進(jìn)入切削液箱，并在泵的吸油口裝有一個(gè)精細(xì)過濾器。對于磨削、衍磨和深孔鉆、深孔鏜等機(jī)床，由于加工的工件表面質(zhì)量要求高，必須去除更細(xì)的磨屑、砂輪顆粒和切削微粒，如槍鉆深孔加工，要用10um的濾紙進(jìn)行過濾。采用過濾設(shè)備可以避免切削液中含有過多的污染物或過多的金屬顆粒，有助于保持切削液的清潔和延長切削液的使用周期。現(xiàn)代自動化機(jī)床一般都設(shè)有切削液過濾、分離、凈化裝置。
用溢流法可使切削液連續(xù)不斷地流到切削區(qū)域并沖走切屑。切削液的流量要大一些，才能使刀具和工件被切削液所淹沒。除了向切削區(qū)提供適當(dāng)?shù)那邢饕和�，還要有足夠的切削液來防止不正常的溫升。在深孔鉆加工中，切削液箱如太小，切削液的溫升很快，當(dāng)油溫超過60℃時(shí)，切削便不能繼續(xù)進(jìn)行，所以深孔鉆床一般都配有較大的冷卻油箱。
下面為德國機(jī)械加工切削手冊推薦的典型切削液用量：車削，切削液的流量19L/min；螺紋切削，直徑25mm切削液的流量132L/min，直徑50mm切削液的流量170L/min，直徑75mm切削液的流量227L/min；銑削，小銑刀切削液的流量19l/min（刀具），大銑刀切削液的流量227（刀具）L/min；鉆孔、鉸孔，直徑25mm的切削液的流量7.6-11L/min，大鉆頭鉆孔的切削切削液的流量 0.3-0.43L/min（直徑/mm）；深孔鉆削，外排屑型直徑4.6-9.4mm切削液的流量7.6-23L/min，9.4-19mm的切削液流量19-64L/min，19-32mm的切削液流量38-151L/min，32-38mm的切削液流量64-189L/min，內(nèi)排屑型7.9-9.4mm的切削液流量19-30L/min，9.4-19mm的切削液流量30-98L/min，19-30mm的切削液流量98-250L/min，30-60mm的切削液流量250-490L/min，要求用精密濾網(wǎng)，孔愈深、直徑愈大，所用的流量也愈大（對同一系列中的鉆頭來說）；套孔鉆削，外排屑型，直徑51-89mm的切削液流量30-182L/min，89-152mm的切削液流量61-303L/min，152-203mm的切削液流量121-394L/min，內(nèi)排屑型60-152mm的切削液流量416-814L/min，152-305mm的切削液流量814-1287L/min，305-475mm的切削液流量1287-1741L/min，475-610mm的切削液流量1741-2158L/min，要求用精密濾網(wǎng)，在同一系列鉆頭中，直徑較大和孔較深的用較大的流量；衍磨，小孔的切削液流量11L/min（每孔），大孔的切削液流量19L/min（每孔），要求用精密濾網(wǎng)；拉削，小孔的切削液流量 38L/mm（行程），大孔的切削液流量0.45L/mm（行程）*切削長度；無心磨削，小工件的切削液流量76L/min，
大工件的切削液流量151L/min，其他磨削（砂輪寬度/mm）的切削液流量0.75L/min，要求用精密濾網(wǎng)。
切削液流的分布方式直接影響到切削液的效率。噴嘴應(yīng)當(dāng)安置在使切削液不會因受離心力的作用而拋離刀具或工件之外的位置。最好是用二個(gè)或多個(gè)噴嘴，一個(gè)把切削液送到切削區(qū)域，而其他的則用于輔助冷卻和沖走切屑。
車削和鏜削時(shí)要求把切削液直接送到切削區(qū)域，使切削液覆蓋刀具的刃部和工件而起到良好的冷卻作用。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，切削液的噴嘴內(nèi)徑至少相當(dāng)于車刀寬度的四分之三。
對于重負(fù)荷的車削和鏜削，需要有第二個(gè)噴嘴沿刀具的下側(cè)面供給切削液。較低噴嘴供給的切削液可以不受切削阻擋順利送到刀具和工件之間，有助于在低速時(shí)起潤滑作用。
水平鉆孔和鉸孔時(shí)，最好是通過空心刀具內(nèi)孔把切削液送到切削區(qū)域，保證刃部有足夠的切削液并把切屑從孔中沖出來。由于鉆頭的螺旋槽（為了排出切屑）要起到把切削液從切削區(qū)往外排出的作用，因此即使是立鉆，進(jìn)入切削區(qū)的切削液也很少，只有空心鉆頭才能解決這一問題。目前，我國大多數(shù)鉆孔都采用麻花鉆，切削液的進(jìn)入與排屑方向相反，所以切削液很難進(jìn)入刀刃上，影響了切削液的冷卻潤滑效果，以致造成鉆頭容易燒傷，磨損嚴(yán)重，耐用度低。如何改善切削液的供給方法是值得研究的問題。
銑削時(shí)最好有二個(gè)噴嘴將切削液輸送到銑刀的進(jìn)刀和出刀側(cè)，一個(gè)噴嘴流出的切削液被銑刀齒送到切削區(qū)域，另一個(gè)噴嘴流出的切削液則把切屑從刀具中沖出來。窄的銑刀用標(biāo)準(zhǔn)的圓形噴嘴即可，寬的刀具要用扁平的噴嘴，其寬度至少為刀具寬度的3/4，才能有良好的覆蓋率。
對于平面銑削，用有許多小孔的管子制成的環(huán)形噴液器較好。這樣可以把切削液送到各個(gè)刃口，使刀具完全浸在切削液中，起到均勻的冷卻作用。如果經(jīng)常用某種特定尺寸的端面銑刀，最好是帶有扇形的環(huán)形噴射器，其開口處的曲線與刀具的半徑相配。
磨削時(shí)采用低壓大流量的磨削液，一般可以收到良好的效果。但流量過大時(shí)，將會產(chǎn)生不必要的噴濺，特別是對消泡性能較差的合成切削液，更易引起磨削液的溢出，可以采用安裝防濺板和加入消泡劑的辦法解決。
磨削時(shí)如用一般噴灑方法效果就很差，在磨削熱向整個(gè)工件擴(kuò)散之前磨削液幾乎不能帶走什么熱量，這是因?yàn)樯拜啽砻嫠俣群芨撸瑖@砂輪的表面上始終帶有一層空氣膜，有礙于切削液滲透到切削區(qū)域。應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)一種特殊的噴嘴，迫使切削液通過空氣膜送到砂輪上，這種噴嘴應(yīng)當(dāng)盡量靠近工件，以防因砂輪離心力的作用而使切削液完全流失掉。另外一種克服砂輪上產(chǎn)生空氣膜的方法是靠近噴嘴安裝一塊擋板以阻斷空氣流，這樣可在砂輪與工件的交接面之間形成部分真空而吸入磨削液。
3、高壓法：
對于某些加工，如深孔鉆和套孔鉆削，常用高壓（壓力為0.69-13.79MPa）切削液系統(tǒng)供油。深孔鉆用的是單刃鉆頭，與鏜孔相似，只是鉆頭內(nèi)部有切削液的通路。套孔鉆削是一種在工件上鉆一個(gè)圓柱形孔但留下一個(gè)實(shí)心圓柱體的鉆孔法。當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)入工件時(shí)，鉆出的實(shí)心圓柱體就通過空心的圓柱形刀頭，用壓力泵把切削液送到刀具周圍，迫使切屑從刀具中心流出。套孔鉆削用的切削液必須有良好的極壓性和抗燒結(jié)性，粘度應(yīng)當(dāng)很低，才能在刀具周圍自由流動，還應(yīng)具有良好的油性，以降低刀具與工件，刀具與切屑間的摩擦系數(shù)。
深孔鉆削的主要問題是如何在切削區(qū)域維持足夠的切削液流量。一種辦法是利用鉆屑槽作為切削液的通路，切削液壓力為0.35-0.69MPa，經(jīng)過轉(zhuǎn)動的密封套流入鉆頭，然后直接進(jìn)入切削區(qū)，從孔中流出來的切削液幫助排除切屑。在深孔鉆削時(shí)，采用油孔鉆與溢流法相比是一個(gè)大的進(jìn)步，鉆頭壽命和生產(chǎn)率都有較大幅度的提高。
高壓法有利于切削液到達(dá)切削區(qū)域，有時(shí)也在其他機(jī)床上使用。磨削使高壓噴嘴有利于砂輪的清洗。
4、噴霧法：
切削液可以用氣載油霧的形式噴到刀具與工件上。切削液經(jīng)一個(gè)小的噴嘴，使用壓力為0.069-0.552MPa的壓縮空氣將切削液分散成很小的液滴噴入切削區(qū)。在這種情況下，用水基切削液比用油基切削液好些，因?yàn)橛突邢饕旱挠挽F污染環(huán)境，有礙健康，且易于集成較大的油滴。噴霧法最適合于切削速度高而切削區(qū)域低（如端銑）的加工。選用冷卻性能好的切削液，細(xì)小的液滴與熱的刀具、工件或切屑接觸，能迅速蒸發(fā)把熱帶走。噴霧冷卻不需用防濺板、集油盤和回油管，只用很小的球形，而且工件是干的，即使有一點(diǎn)油液也容易擦干。
用噴霧法有如下優(yōu)點(diǎn)：1）刀具壽命比干切削長；2）在沒有或不宜使用溢流系統(tǒng)時(shí)，可用它來提供冷卻作用；3）切削液可以到達(dá)其他方法無法接近的地方；4）在工件與刀具之間，切削液的流速高于溢流法，冷卻效率按同體積的切削液計(jì)算，比溢流法高出許多倍；5）在某些條件下可以降低成本；6）可以看見被切削的工件。噴霧法的缺點(diǎn)是冷卻能力有限，并且還需要通風(fēng)。
噴霧裝置有三種方式：1）吸引式，其原理與家用噴霧器一樣，主要利用細(xì)腰管原理，壓縮空氣把切削液吸引出液罐而混合霧化于氣流中。它有一個(gè)通壓縮空氣的管和另一個(gè)虹吸切削液的管，并聯(lián)接于混合接頭上，它適合于低粘度切削油和乳化液的噴霧。2）氣壓式（加壓法），其原理是切削液裝于密封液筒內(nèi)，用0.2-0.4MPa的壓縮空氣加壓，當(dāng)電磁閥打開時(shí)，切削液就被壓出，通過混合閥與壓縮空氣氣流混合霧化。這種裝置適合于水基合成液和乳化液的噴霧，但水溶液和乳化液中不得含有脂肪油或懸浮的固體物質(zhì)。霧化混合比可由混合閥和調(diào)壓閥調(diào)整。3）噴射式，其原理是用齒輪泵把切削液加壓，通過混合閥直接噴射于壓縮空氣氣流中使其霧化。這種裝置適用于將透明冷卻水和低粘度切削油霧化。
噴霧化可應(yīng)用于端銑、車削、自動機(jī)床加工、數(shù)控機(jī)床加工。帶有電磁閥控制的噴霧裝置適用于在數(shù)控機(jī)床上攻螺紋、鉸孔。
5、制冷液體降溫法：
制冷液體降溫法種類很多，如氮、氬、二氧化碳等氣體均可壓縮成液體放于鋼瓶中，氟昂氣體可用機(jī)械裝置壓縮成液體，使用時(shí)放出，經(jīng)過調(diào)節(jié)閥，由噴嘴直接注射于切削區(qū)，靠氣化吸熱來冷卻刀具、工件和切屑。這種方法冷卻效果非常好，適用于不銹鋼、耐熱鋼、高強(qiáng)度合金鋼等難加工材料的切削加工，可以大大提高刀具耐用度。
6、切削液的集中供給系統(tǒng)：
對于大、中型機(jī)械加工廠，在可能的情況下，都應(yīng)當(dāng)考慮采用集中循環(huán)系統(tǒng)為多臺機(jī)床供應(yīng)切削液，但必須各臺機(jī)床是采用同一種切削液。幾臺磨床可以用聯(lián)結(jié)在一起的輸送系統(tǒng)處理磨屑。集中處理被切削液潤濕的細(xì)切屑和磨屑，可以減少人力處理，改善勞動條件。
切削液集中供給系統(tǒng)可使工廠更好地維護(hù)切削液。切削液集中在一個(gè)大池中，通過定期抽樣檢查，按照檢查結(jié)果定期補(bǔ)充原液或水，便于控制切削液的濃度�？梢詼p少抽樣檢查的次數(shù)，從而進(jìn)行更多項(xiàng)目的檢查，保證切削液在使用期的質(zhì)量。同分開設(shè)置的許多單獨(dú)的多切削液供給系統(tǒng)相比，由于切削液的維護(hù)工作減少，成本也相對降低。
集中供給系統(tǒng)最主要的優(yōu)點(diǎn)是能通過離心處理的方法，可有效去除切削液中的浮油和金屬顆粒，同時(shí)也去掉了切削液中的一半的細(xì)菌（因?yàn)榧?xì)菌很容易在切削液的漂浮油與金屬顆粒之間的界面上生長）。連續(xù)去除這些臟物，定期檢驗(yàn)質(zhì)量并根據(jù)這些檢查結(jié)果，有計(jì)劃地使用添加劑或加入原液，這都是使集中系統(tǒng)十分有效地延長切削液使用壽命的重要因素。這樣也減少了水溶性切削液的廢液處理。
金屬切削液使用中的常見問題及處理方法
下面舉例的故障，主要從切削液使用和管理的角度來分析其產(chǎn)生原因及處理辦法，實(shí)際上這些故障常常受到多方面因素的影響，在分析故障時(shí)，應(yīng)從多方面考慮。切削液使用中出現(xiàn)的問題、主要原因及其解決方法：
1、加工精度下降：因?yàn)槔鋮s不充分或不均勻，解決方法是調(diào)整與改善供液噴嘴，擴(kuò)大供液范圍，提高供液壓力與流量，增大供油量；因?yàn)榧庸ひ哼x型不合適，解決方法是改用加工液品種，選擇合適的加工液；因?yàn)榧庸ひ菏�，解決方法是更換加工液。
2、機(jī)床或加工件生銹（含水）：因?yàn)榧庸ひ旱臐舛冉档�，解決方法是經(jīng)常檢測濃度變化，添加新液，保持加工液濃度；因?yàn)镻H值降低，解決方法是補(bǔ)充堿，以保持PH值在9左右；因?yàn)榧庸ひ焊瘮∽冑|(zhì)，解決方法是加殺菌劑處理或更換加工液。
3、銅、鋁合金零件變色：因?yàn)榧庸ひ旱慕M分與銅、鋁合金起反應(yīng)，解決方法是更換加工液。
4、加工液起泡：因?yàn)榧庸ひ褐泻斜砻婊钚詣┝枯^大，解決方法是加入適量消泡劑或改用其它加工液。
5、含水乳化液分離、轉(zhuǎn)相（含水）：因?yàn)橄♂尫椒ú划?dāng)，按產(chǎn)品使用說明進(jìn)行稀釋；因?yàn)槁┤肫渌鸵�，安裝浮油回收處理裝置；因?yàn)楦瘮�、劣化，加殺菌劑殺菌；因�(yàn)榧庸やX或鋁合金時(shí)，氫氧化鋁起化學(xué)作用，更換加工液。
6、加工液變色發(fā)臭：因?yàn)槁┤肫渌s質(zhì)，引起腐敗，加殺菌劑殺菌；因?yàn)榧庸ひ褐心承┙M分與切屑起反應(yīng)，更換加工液。
7、機(jī)床涂漆層變色與剝落（含水）：因?yàn)榧庸ひ褐械膲A與表面活性劑對漆層的作用，更換加工液，選擇適合的加工液。
8、對人體危害—皮膚過敏、皮膚炎：因?yàn)榧庸ひ褐械膲A、表面活性劑等組分對人體皮膚起脫脂作用，某些組分對某些人有過敏作用，以致誘發(fā)皮膚炎等，選擇對人體的皮膚刺激小的加工液，操作者采取必要的防護(hù)措施，如戴手套等�！�
水基金屬切削液性能和選取
金屬切削液，即金屬及其合金在切削加工過程中使用的工藝潤滑油。金屬切削液通�？煞譃橐岳鋮s為主的水溶性金屬切削液和以潤滑為主的純油性金屬切削液；水溶性金屬切削液又可細(xì)分為可溶性油(乳化液)、半合成切削液(微乳化液)和合成切削液三種。在所有潤滑油中，金屬切削液的用量視各國的具體情況不同，約占其潤滑油總用量的2%-3%，我國金屬切削液的年用量約為6萬噸左右，其中水溶性金屬切削液和純油性金屬切削液各占50%左右的份額。
金屬的加工方法繁多，其中金屬切削加工是金屬加工中最常見、應(yīng)用最廣泛的一種。根據(jù)工件的形狀、精度及表面質(zhì)量的不同要求，金屬切削加工可分為車、銑、鉆、刨、鏜、鉸、拉削、齒輪切削、螺紋加工及磨削等。本文主要講述金屬切削液中水溶性金屬切削液的性能和選取。
水溶性切削液的主要性能
我們使用水溶性金屬切削液的主要目的是:①延長刀具的使用壽命;②保證和提高工件的加工尺寸精度;③改善工件表面的光潔度;④及時(shí)排除金屬屑，確保切削過程順利進(jìn)行; ⑤及時(shí)帶走切削熱，迅速均勻冷卻刀具和工件等;⑥防止機(jī)床和工件產(chǎn)生腐蝕和銹蝕;⑦提高切削加工效率，降低成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，要求水溶性金屬切液必須具備下列幾方面主要性能：
冷卻性能。在金屬切削加工過程中，所消耗的能量，絕大部分(90%以上)都轉(zhuǎn)變成切削熱，它不但使刀具容易磨損，而且使工件容易產(chǎn)生局部燒傷或發(fā)暗，影響工件的表面的加工精度及加工質(zhì)量。因此，要求水溶性金屬切削液必須具有良好的冷卻性能。
潤滑性能。刀具在切削工件的瞬間，通常承受著極大的切削力作用，水溶性金屬切削液良好的潤滑性能可以減小刀具前刀面與切屑、后刀面與工件表面之間的摩擦與磨損，延長刀具的使用壽命，從而使工件獲得良好的加工精度和粗糙度；更重要的是減少切削過程中產(chǎn)生積屑瘤(即刀瘤)的機(jī)會。
清洗性能。金屬在切削(或磨削)過程中，油污、細(xì)小的切屑、金屬粉末和砂輪砂粒等互相粘結(jié)，并粘附在工件、刀具和機(jī)床上，影響工件的加工質(zhì)量，降低刀具和砂輪的使用壽命，影響機(jī)床的精度。因此，水溶性切削液應(yīng)具有良好的清洗作用，減少細(xì)小的切屑及金屬粉末等的粘結(jié)以利清洗，同時(shí)迅速將細(xì)小的切屑及金屬粉末等及時(shí)沖走。
防銹性能。水溶性金屬切削液在使用過程中大部分是水(約占80%-98%)，為銹蝕的產(chǎn)生提供了有利的環(huán)境，而水溶性金屬切削液中的極壓劑和某些表面活性劑往往會加劇金屬的銹蝕；同時(shí)，水溶性金屬切削液必須具備一定的防銹性能，使工件在加工過程中和加工后的短時(shí)間內(nèi)不產(chǎn)生銹蝕；同時(shí)，水溶性金屬切削液良好的防銹性能，也可保證切削液循環(huán)系統(tǒng)和機(jī)床內(nèi)部不產(chǎn)生銹蝕及腐蝕現(xiàn)象，起到保養(yǎng)設(shè)備的功能。
同時(shí)，因?yàn)樗苄越饘偾邢饕旱慕M成成分中含有如表面活性劑、基礎(chǔ)油、油性劑和殺菌劑等，以及其與水混合的應(yīng)用方式特點(diǎn)，要求水溶性金屬切削液還必須具備良好的抗泡/消泡、抗菌性能，以及低毒/無毒性、硬水適應(yīng)性和氣味柔和等特點(diǎn)。
水溶性金屬切削液的選取
選取金屬切削液，首先要根據(jù)切削加工的工藝條件及要求，初步判斷選取純油性金屬切削液或水溶性金屬切削液。通常我們可以根據(jù)機(jī)床供應(yīng)商的推薦來選擇；其次，還可以根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取，如使用高速鋼刀具進(jìn)行低速切削時(shí)，通常采用純油性金屬切削液，使用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行高速切削時(shí)，通�？梢圆捎盟苄越饘偾邢饕�；對于供液困難或切削液不易達(dá)到切削區(qū)時(shí)采用純油性金屬切削液(如攻絲、內(nèi)孔拉削等)，其他情況下通常可采用水溶性金屬切削液等。總之，要根據(jù)具體切削加工條件及要求，根據(jù)純油性金屬切削液和水溶性金屬切削液的不同特點(diǎn)，同時(shí)考慮各個(gè)工廠的不同實(shí)際情況，如車間的通風(fēng)條件、廢液處理能力及前后道工序的切削液使用情況等，來選取具體的切削液類型。
其次，在選取了切削液類型后，還要根據(jù)切削加工工藝、被加工件材質(zhì)及對工件的加工精度和粗糙度的要求等，初步選取切削液的品種。如選取磨削加工切削液時(shí)，我們不但要考慮普通切削加工的條件，更要考慮磨削加工工藝本身的特點(diǎn)：我們都知道，磨削加工實(shí)際上是多刀同時(shí)切削的加工工藝，磨削加工的進(jìn)給量較小，切削力通常也不大，但磨削速度較高(30-80m/s)，因此磨削區(qū)域的溫度通常都較高，可高達(dá)800-1000℃，容易引起工件表面局部燒傷，磨削加工熱應(yīng)力會使工件變形，甚至使工件表面產(chǎn)生裂紋; 同時(shí)，因?yàn)槟ハ骷庸み^程中會產(chǎn)生大量的金屬磨屑和砂輪砂末，會影響加工工件的表面粗糙度等；因此，在選取磨削加工的水溶性金屬切削液時(shí)，我們更要求該切削液具有良好的冷卻性、潤滑性和清洗沖刷性。而根據(jù)工件材質(zhì)的不同，在選取水溶性金屬切削液時(shí)也要從不同材質(zhì)的不同特性選取不同的切削液產(chǎn)品，如切削高硬度不銹鋼，就要根據(jù)其硬度高、強(qiáng)度大、難切削等特點(diǎn)，選取極壓性能好的極壓型水溶性金屬切削液，來滿足切削過程中對切削液的極壓潤滑性能要求；而對于如鋁合金、銅合金等材質(zhì)時(shí)，由于其材質(zhì)本身的韌性大、活性大等特點(diǎn)，在選取水溶性金屬切削液時(shí)，則更要求切削液的潤滑性、清洗性等，同時(shí)，不能腐蝕工件。
在上述初步選取了金屬切削液后，還應(yīng)該從切削液產(chǎn)品對人身的刺激性/毒性、使用壽命、廢液處理、等方面綜合考慮，最終選取正確的金屬切削液的品種及使用濃度。在選取水溶性金屬切削液時(shí)，我們首先要考慮產(chǎn)品的低刺激性、低毒性，以確保操作人員的人身安全；同時(shí)，各個(gè)使用廠家都強(qiáng)調(diào)切削液產(chǎn)品的使用壽命的長短，都要求所選水溶性金屬切削液具有一個(gè)相對長的使用壽命，來滿足工廠降低綜合成本的要求，而且，較長的切削液使用壽命，不但降低了水溶性金屬切削液的使用量，更減少了換液次數(shù)，減少機(jī)床停機(jī)時(shí)間，降低了人工費(fèi)用，以及減少水溶性金屬切削液的廢液處理次數(shù)和處理以及由此而產(chǎn)生的大量廢液處理費(fèi)用；第三，隨著各國對環(huán)境環(huán)保要求的不斷提高，要求水溶性金屬切削液的廢液必須經(jīng)過廢液處理并達(dá)到國家及地方的三廢排放標(biāo)準(zhǔn)，方可進(jìn)行排放，因此，各工廠在選取水溶性金屬切削液時(shí)，也把其廢液處理難易程度列入選取標(biāo)準(zhǔn)之一。
根據(jù)水溶性金屬切削液使用的特點(diǎn)，就使得任何一個(gè)水溶性金屬切削液產(chǎn)品在使用過程中都難免會出現(xiàn)一些問題；因此，各用戶通常還會把供應(yīng)商的售后技術(shù)服務(wù)工作作為一個(gè)選取切削液產(chǎn)品的依據(jù)。所以，在選取正確的水溶性金屬切削液之后，我們要十分重視對使用過程中的切削液產(chǎn)品進(jìn)行有效的維護(hù)及保養(yǎng)工作。通常，可根據(jù)水溶性金屬切削液使用條件、使用環(huán)境等的不同，確定一個(gè)合理的定期/不定期取樣檢測方案，通過取樣檢測分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)或預(yù)見使用過程中的切削液可能或已經(jīng)出現(xiàn)的問題，及早加以處理或采取預(yù)防措施，避免問題的突出，給生產(chǎn)帶來損失。水溶性金屬切削液的維護(hù)及保養(yǎng)通常由切削液供應(yīng)商的技術(shù)服務(wù)人員和用戶的現(xiàn)場技術(shù)人員共同完成，通�？梢酝ㄟ^檢測使用中水溶性金屬切削液的：濃度、PH值、防銹性、切削液穩(wěn)定性(靜置后浮油/浮皂量)、微生物含量(細(xì)菌、真菌、霉菌等)以及切削液的電導(dǎo)率(或總硬度)來加以評定分析，保證切削液的良好使用效果。
同時(shí)，由于水溶性金屬切削液中通常都含有表面活性劑、油性劑、礦物油及少量水分，這要求水溶性金屬切削液的儲存周期不能太長；因此，為確保水溶性金屬切削液產(chǎn)品的新鮮，供應(yīng)商的生產(chǎn)能力、供貨周期也應(yīng)在水溶性金屬切削液選取時(shí)加以考慮。
在金屬切削液的選取中，水溶性金屬切削液的選取因其使用特點(diǎn)則更顯重要。
在國外，一些發(fā)達(dá)國家在進(jìn)行水溶性金屬切削液的選取時(shí)，在滿足切削加工工藝要求的同時(shí)，更注重其對人身健康的危害、廢液處理和綜合成本等方面的選�。贿@一觀點(diǎn)逐漸被國內(nèi)金屬切削加工行業(yè)所接受。根據(jù)這種情況，一些國外知名公司相繼在80年代后期將其優(yōu)質(zhì)的水溶性金屬切削液產(chǎn)品引進(jìn)到中國，來滿足中國市場的要求。
總之，在金屬切削加工過程中，必然要用到水溶性金屬切削液，為了我們的人身健康及對環(huán)境的保護(hù)，降低綜合成本而提高效益；我們必須從多方面考慮，綜合分析，選取更為適合的水溶性金屬切削液產(chǎn)品。
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