金属切削加工中切削液的选用和维护

刘丰 王金刚

摘 要：随着科学技术和机械加工工业的不断发展，特别是大量的难切削材料的应用和对产品零件加工质量要求越来越高，合理选择切削液对于提高工件质量及机床的使用寿命和效率有着非常重要的作用。文章介绍了切削液的种类、特点，并着重说明了切削液的选用原则以及切削液的维护。

关键词：切削；切削液；选用；维护

1 前言

切削液是一种用在金属切削、磨削加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体。合理选用冷却润滑液，可以有效地减小切削过程中的摩擦，改善散热条件，而降低切削力，切削温度和刀具磨损，提高刀具耐用度，切削效率和已加工表面质量及降低产品的加工成本。为了使工件、刀具和机床不受周围介质的腐蚀，防止切削过程中产生的细屑或磨粒附在刀具、工件加工表面和机床运动部件上造成机械擦伤，切削液除了应具有冷却和润滑作用外，还要具备一定的防锈和冲洗作用。

2 切削液分类

2.1 水基切削液

2.1.1 水溶液。水溶液的主要成分是水，在其中加入一定量的防锈和油性添加剂，还能起到一定的防锈和润滑作用。由于水的导热系数是油的导热系数三倍，所以它的冷却性能好，呈透明状，常在磨削中使用。

2.1.2 乳化液。按用途可分为：普通乳化液：它是由防锈剂，乳化剂和矿物油配制而成。清洗和冷却性能好，兼有防锈和润滑性能。防锈乳化液：在普通乳化液中，加入大量的防锈剂，其作用同上，用于防锈要求严格的工序和气候潮湿的地区。极压乳化液：在乳化液中，添加含硫，磷，氯的极压添加剂，能在切削时的高温、高压下形成吸附膜，起润滑作用。

根据乳化液中的矿物油含量和矿物油粒度可分为：粗乳液：含油60%～90%，油滴粒度大于1μm，外观为乳白色；微乳液：含油40%～50%，油滴粒度小于1μm，外观呈半透明灰色；乳化液中矿物油的作用是作油性剂、防锈剂等添加剂的载体。各种添加剂配制得当能使乳化液切削液获得良好的冷却效果，同时还有相当好的润滑和除锈性能。这些特点使乳化液避免了油基切削液容易产生烟雾、起火的缺点而用在大量切削热生成的切削加工场合。另外，乳化液价格便宜，使用卫生安全。

乳化液的缺点是容易因温度上升、现场维护不当造成繁殖细菌、霉菌等，使乳化液中的有效成分产生化学分解而发臭、变质而缩短使用寿命。

2.1.3 化学合成切削液。不含矿物油类，在水中添加水溶性防锈剂、油性剂、极压抗磨添加剂、表面活性剂、防腐剂和消泡剂等多种功能性添加剂。稀释液呈透明状或半透明状。化学合成切削液的冷却和清洗性能非常优良，适合高速切削；加工工件时具有良好的可见性，特别适合数控机床、加工中心等现代加工设备使用；稳定性和抗腐败能力比乳化液强，使用寿命长。缺点是与乳化液相比，润滑和防锈性能较差。

2.2 油或油基切削液

油或油基切削液主要成分是矿物油，根据矿物油内添加物的不同可分为：脂肪油切削油：在矿物油内添加一定的脂肪油，此类油的润滑性良好，常用于机械零件的精密加工；极压切削油：在矿物油内添加一定比例的极压添加剂，进一步提高切削油的耐温耐压性能；复合切削油：由矿物油、油性添加剂和极压添加剂配制而成，对金属表面有极佳的吸附作用，在很寬的温度范围内能保持切削油的润滑性能，适合多工位切削及多种材料的的切削加工。

3 切削液的选用

3.1 工艺要求和切削特点

（1）粗加工时，要求以冷却为主，一般应选用冷却作用较好的切削液，如水溶液或低浓度的乳化液等；（2）精加工时，主要希望提高加工质量和减少刀具磨损，一般应选用润滑作用较好的切削液，如高浓度的乳化液或切削油等；（3）加工孔时，应选用浓度大的乳化液或极压切削液。（4）深孔加工时，应选用含有极压添加剂浓度较低的切削液。（5）磨削时，应选用清洗作用好的切削液。

3.2 被加工材料的性质

切削普通钢材时一般用乳化液或硫化油；加工不锈钢、高强度钢和高温合金钢时，应选用活性高、含抗磨、极压添加剂的切削液；对于容易加工的材料则选用不含极压添加剂的切削液。切削有色金属和轻金属时，切削力和切削温度都不高，可选用矿物油和高浓度乳化液，为避免腐蚀工件应注意不要使用含硫化油的切削液。切削镁合金时为防止燃烧起火一般不使用水基切削液，可采用低粘度油作为切削液。切削铸铁与青铜等脆性材料时，切屑常呈崩碎状，容易随切削液到处流动，流入机床导轨之间造成部件损坏，可以不使用切削液，或者使用冷却和清洗性能好的低浓度乳化液。

3.3 刀具材料

3.3.1 工具钢刀具。工具钢耐热温度低，在高温下会失去硬度，只能适用于一般材料的切削。切削加工时，要求冷却液的冷却效果要好，一般采用乳化液为宜。

3.3.2 高速钢刀具。高速钢刀具是以铬、镍、钨、钼、钒（有的还含有铝）为基础的高级合金钢，它们的耐热性明显地比工具钢高，允许的最高温度可达600℃。高速粗切削时，切削量大，产生大量的切削热，为避免工件烧伤而影响加工质量，应采用冷却性好的水基切削液；如果用高速钢刀具进行中、低速的精加工时，为减小刀具和工件的摩擦黏结，抑制切削瘤生成，提高加工精度，一般采取油基切削液或高浓度乳化液。

3.3.3 硬质合金刀具。硬质合金刀具是由钨（W）、钛（Ti）、钽（Ta）的碳化物和一定量的钴（Co）组成，它的硬度和耐磨性能大大超过高速钢，最高允许工作温度可达1000℃，在加工钢铁材料时，可减少切屑间的粘结现象。在选用切削液时，要考虑尽可能使硬质合金刀具均匀受热，避免激冷激热而损坏刀具。在加工一般的材料时，经常采用干切削，但在干切削时，工件温升较高，使工件易产生热变形，影响工件加工精度，而且在没有润滑剂的条件下进行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨损也加快。在选用切削液时，一般油基切削液的热传导性能较差，使刀具产生骤冷的危险性要比水基切削液小，所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。

3.3.4 陶瓷刀具、金刚石刀具。这些刀具材料的高温耐磨性及硬度比硬质合金还要好，一般采用干切削，但考虑到均匀的冷却和避免温度过高，也常使用水基切削液。

4 切削液的维护

（1）确保液体循环路线的畅通。防止杂油、杂物等混入供液系统，及时排除循环路线的金属屑、金属粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂轮屑，以免造成切削液循环管路堵塞。（2）抑菌。切削液在适当的环境和条件下极易滋生细菌，降低切削液的理化指标和使用性能。可采用定期投入杀菌剂和用超微过滤等手段抑制细菌的繁殖。（3）切削液的净化。污染切削液的物质主要是金属粉末和砂砾细粉、飘浮油和游离水、微生物和繁殖物，如不及时净化，切削液将很快发臭，使用效果变差并降低机床泵组使用寿命。（4）调整浓度。每天用折光仪检测切削液的浓度，并及时调整，正确的浓度可以保证切削液的稳定性。

5 结束语

水基和油基切削液各有优缺点，适用工况也不全相同，选用时应该综合各种条件进行。切削液的维护重点在于净化和抑菌，可根据具体情况采用单机过滤或集中过滤。切削液的合理选用及管理维护，能有效保证切削加工的需要。

参考文献

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作者简介：刘丰（1968-），男，讲师，长期从事机械制造与加工的教学与实训指导工作。