金屬切削加工工藝的潤(rùn)滑研究應(yīng)用

劉 宇，張紀(jì)亮

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 金屬切削液的選用

通常，在金屬切削加工工藝中需要切削液作為潤(rùn)滑劑。切削液的應(yīng)用具有較早的歷史，在1883年，F(xiàn).W.泰勒(Taylor)曾證明用切削液沖洗刀具和加工件可使切削速度提高30%~40%。金屬切削液主要分為三類：油和油基液體；水基乳液及分散體；化學(xué)溶液(真溶液及膠體溶液)。

（1）選擇切削液前應(yīng)充分了解下列情況。①加工材料的性質(zhì)。被加工的材料物理化學(xué)性質(zhì)各異，反映在切削操作上就會(huì)有切削的難易和與切削液相容性等新問(wèn)題。例如鋁：質(zhì)軟，切割易粘切具。乳化液如堿性強(qiáng)，與鋁產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成乳液分層。應(yīng)選用專用乳化液或石蠟基礦物油作冷卻潤(rùn)滑劑。②加工工況。刀具的作用是在主剪切區(qū)域把加工材料用強(qiáng)剪切力切除剝落。刀具的推進(jìn)面和暴露的新鮮金屬面之間，由于強(qiáng)烈的附著作用使推進(jìn)面受到高的應(yīng)力。因切割剝落的屑要移過(guò)刀具推進(jìn)面，從而形成了第二剪切區(qū)域。在第二剪切區(qū)域產(chǎn)生的剪切作用使刀具受到最大摩擦力。潤(rùn)滑和冷卻作用在此時(shí)同樣重要。但屬于金屬去除的機(jī) 械加工種類很多，又各有其獨(dú)特的工況。一般認(rèn)為，在低速加工(螺紋切削、擴(kuò)孔和 齒面切削)時(shí)，切削潤(rùn)滑劑的主要任務(wù)是縮小推進(jìn)面與屑的粘結(jié)，作為邊界潤(rùn)滑劑。在高速切削加工時(shí)，切削液的主要作用是降低摩擦熱，帶走熱量。那些切削液難以到達(dá)剪切區(qū)域的加工作業(yè)，給潤(rùn)滑、冷卻造成很大的困難。通常對(duì)擴(kuò)孔、齒輪切削(特別是滾齒)、深孔鉆和鏜孔、攻絲(特別是盲孔)、深套孔、車螺紋加工要精心選擇適用的切削液。

（2）配置切削液。只有水基切削液需要配制，即按一定比例加水稀釋。水基切削液特別是乳化型的，在用水稀釋時(shí)要注意以下2個(gè)方面：①避免使用過(guò)硬、過(guò)軟的水。②切削液的稀釋關(guān)系到乳化液的穩(wěn)定。切削液在使用前，要先確定稀釋的比例和所需乳化液的體積。然后算出所用切削液(原液)量和水量。選取潔凈的容器，將所需的全部水倒入容器內(nèi)，然后在低速攪拌下加入切削液 原液。配制乳化液時(shí)，原液的加入速度以不出現(xiàn)未乳化原液為準(zhǔn)。切削液原液和水 的加入程序不能顛倒。不要在機(jī)床的油池(槽)內(nèi)直接調(diào)配乳液。

2 切削液使用中的問(wèn)題及其對(duì)策

（1）切削波變質(zhì)發(fā)臭的問(wèn)題。切削液變質(zhì)發(fā)臭的主要原因是：切削液中含有大量細(xì)菌，切削液中的細(xì)菌主要有耗氧菌和厭氧菌。耗氧菌生活在有礦物質(zhì)的環(huán)境中，如水、切削液的濃縮液和機(jī)床漏出的油中，在有氧條件下，每20～30min分裂為二。而厭氧菌生存在沒(méi)有氧氣的環(huán)境中，每小時(shí)分裂為二，代謝釋放出SO2，有臭雞蛋味，切削液變黑。①細(xì)菌進(jìn)入到切削液中的主要渠道。配制過(guò)程中有細(xì)菌侵入，如配制切削液的水中有細(xì)菌；空氣中的細(xì)菌進(jìn)入切削液；工件工序間的轉(zhuǎn)運(yùn)造成切削液的感染；操作者的不良習(xí)慣，如亂丟臟東西；機(jī)床及車間的清潔度差。②控制細(xì)菌生長(zhǎng)的方法。使用高質(zhì)量、穩(wěn)定性好的切削液；用純水配制濃縮液，不但配制容易，而且可改善切削液的潤(rùn)滑性，且減少被切屑帶走的量，并能防止細(xì)菌侵蝕；使用時(shí)，要控制切削液中濃縮液的比率不能過(guò)低，否則易使細(xì)菌生長(zhǎng)；由于機(jī)床所用油中含有細(xì)菌，所以要盡可能減少機(jī)床漏出的油混入切削液；切削液的pH值在8.3～9.2時(shí)，細(xì)菌難以生存，所以應(yīng)及時(shí)加入新的切削液，提高pH值；保持切削液的清潔，不要使切削液與污油、食物、煙草等污物接觸；經(jīng)常使用殺菌劑；保持車間和機(jī)床的清潔；設(shè)備如果沒(méi)有過(guò)濾裝置，應(yīng)定期撇除浮油，清除污物。

（2）切削液的腐蝕問(wèn)題。①產(chǎn)生腐蝕的原因。切削液中濃縮液所占的比例偏低；切削液的pH值過(guò)高或過(guò)低。例如PH＞9.2時(shí)，對(duì)鋁有腐蝕作用。所以應(yīng)根據(jù)金屬材料選擇合適的pH值；不相似的金屬材料接觸；用紙或木頭墊放工件；零部件疊放；切削液中細(xì)菌的數(shù)量超標(biāo)；工作環(huán)境的濕度太高。②防治腐蝕的方法。用純水配制切削液，并且切削液的比例應(yīng)按所用切削液說(shuō)明書中的推薦值使用；在需要的情況下，要使用防銹液；控制細(xì)菌的數(shù)量，避免細(xì)菌的產(chǎn)生；檢查濕度，注意控制工作環(huán)境的濕度在合適的范圍內(nèi)；要避免切削液受到污染；要避免不相似的材料接觸，如鋁和鋼、鑄鐵(含鎂)和銅等。

（3）產(chǎn)生泡沫的問(wèn)題。在使用切削液時(shí)，有時(shí)切削液表面會(huì)產(chǎn)生大量泡沫。①產(chǎn)生泡沫的主要原因。切削液的液面太低；切削液的流速太快，氣泡沒(méi)有時(shí)間溢出，越積越多，導(dǎo)致大量泡沫產(chǎn)生；水槽設(shè)計(jì)中直角太多，或切削液的噴嘴角度太直。②避免產(chǎn)生泡沫的方法。在集中冷卻系統(tǒng)中，管路分級(jí)串聯(lián)，離冷卻箱近的管路壓力應(yīng)低一些；保證切削液的液面不要太低，及時(shí)檢查液面高度，及時(shí)添加切削液；控制切削液流速不要太快；在設(shè)計(jì)水槽時(shí)，應(yīng)注意水槽直角不要太多在使用切削液時(shí)應(yīng)注意切削液噴嘴角度不要太直。

（4）操作者皮膚過(guò)敏的問(wèn)題。①產(chǎn)生操作者皮膚過(guò)敏的主要原。pH值太高；切削液的成分；不溶的金屬及機(jī)床使用的油料；濃縮液使用配比過(guò)高；切削液表面的保護(hù)性懸浮層，如氣味封閉層、防泡沫層。殺菌劑及不干凈的切削液。②在工作中，為了避免操作者皮膚過(guò)敏，注意事項(xiàng)。操作者應(yīng)涂保護(hù)油，穿工作服，帶手套，應(yīng)注意避免皮膚與切削液直接接觸；切削液中濃縮液比例一定要按照切削液的推薦值使用；使用殺菌劑要按說(shuō)明書中的劑量使用。

還有，氟橡膠、脂橡膠受切削液影響變形較小，在用作機(jī)床密封件時(shí)，可優(yōu)先考慮。為了防止變形，機(jī)床密封件所用橡膠含脂量一般應(yīng)大于35%。另外，為了有效防止切削液引起機(jī)床油漆脫落，可選擇環(huán)氧樹脂漆或聚腔酯漆。