金屬切削加工中切削液的選用和維護

劉豐 王金剛

摘 要：隨著科學技術和機械加工工業的不斷發展，特別是大量的難切削材料的應用和對產品零件加工質量要求越來越高，合理選擇切削液對于提高工件質量及機床的使用壽命和效率有著非常重要的作用。文章介紹了切削液的種類、特點，并著重說明了切削液的選用原則以及切削液的維護。

關鍵詞：切削；切削液；選用；維護

1 前言

切削液是一種用在金屬切削、磨削加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業用液體。合理選用冷卻潤滑液，可以有效地減小切削過程中的摩擦，改善散熱條件，而降低切削力，切削溫度和刀具磨損，提高刀具耐用度，切削效率和已加工表面質量及降低產品的加工成本。為了使工件、刀具和機床不受周圍介質的腐蝕，防止切削過程中產生的細屑或磨粒附在刀具、工件加工表面和機床運動部件上造成機械擦傷，切削液除了應具有冷卻和潤滑作用外，還要具備一定的防銹和沖洗作用。

2 切削液分類

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銹和油性添加劑，還能起到一定的防銹和潤滑作用。由于水的導熱系數是油的導熱系數三倍，所以它的冷卻性能好，呈透明狀，常在磨削中使用。

2.1.2 乳化液。按用途可分為：普通乳化液：它是由防銹劑，乳化劑和礦物油配制而成。清洗和冷卻性能好，兼有防銹和潤滑性能。防銹乳化液：在普通乳化液中，加入大量的防銹劑，其作用同上，用于防銹要求嚴格的工序和氣候潮濕的地區。極壓乳化液：在乳化液中，添加含硫，磷，氯的極壓添加劑，能在切削時的高溫、高壓下形成吸附膜，起潤滑作用。

根據乳化液中的礦物油含量和礦物油粒度可分為：粗乳液：含油60%～90%，油滴粒度大于1μm，外觀為乳白色；微乳液：含油40%～50%，油滴粒度小于1μm，外觀呈半透明灰色；乳化液中礦物油的作用是作油性劑、防銹劑等添加劑的載體。各種添加劑配制得當能使乳化液切削液獲得良好的冷卻效果，同時還有相當好的潤滑和除銹性能。這些特點使乳化液避免了油基切削液容易產生煙霧、起火的缺點而用在大量切削熱生成的切削加工場合。另外，乳化液價格便宜，使用衛生安全。

乳化液的缺點是容易因溫度上升、現場維護不當造成繁殖細菌、霉菌等，使乳化液中的有效成分產生化學分解而發臭、變質而縮短使用壽命。

2.1.3 化學合成切削液。不含礦物油類，在水中添加水溶性防銹劑、油性劑、極壓抗磨添加劑、表面活性劑、防腐劑和消泡劑等多種功能性添加劑。稀釋液呈透明狀或半透明狀。化學合成切削液的冷卻和清洗性能非常優良，適合高速切削；加工工件時具有良好的可見性，特別適合數控機床、加工中心等現代加工設備使用；穩定性和抗腐敗能力比乳化液強，使用壽命長。缺點是與乳化液相比，潤滑和防銹性能較差。

2.2 油或油基切削液

油或油基切削液主要成分是礦物油，根據礦物油內添加物的不同可分為：脂肪油切削油：在礦物油內添加一定的脂肪油，此類油的潤滑性良好，常用于機械零件的精密加工；極壓切削油：在礦物油內添加一定比例的極壓添加劑，進一步提高切削油的耐溫耐壓性能；復合切削油：由礦物油、油性添加劑和極壓添加劑配制而成，對金屬表面有極佳的吸附作用，在很寬的溫度范圍內能保持切削油的潤滑性能，適合多工位切削及多種材料的的切削加工。

3 切削液的選用

3.1 工藝要求和切削特點

（1）粗加工時，要求以冷卻為主，一般應選用冷卻作用較好的切削液，如水溶液或低濃度的乳化液等；（2）精加工時，主要希望提高加工質量和減少刀具磨損，一般應選用潤滑作用較好的切削液，如高濃度的乳化液或切削油等；（3）加工孔時，應選用濃度大的乳化液或極壓切削液。（4）深孔加工時，應選用含有極壓添加劑濃度較低的切削液。（5）磨削時，應選用清洗作用好的切削液。

3.2 被加工材料的性質

切削普通鋼材時一般用乳化液或硫化油；加工不銹鋼、高強度鋼和高溫合金鋼時，應選用活性高、含抗磨、極壓添加劑的切削液；對于容易加工的材料則選用不含極壓添加劑的切削液。切削有色金屬和輕金屬時，切削力和切削溫度都不高，可選用礦物油和高濃度乳化液，為避免腐蝕工件應注意不要使用含硫化油的切削液。切削鎂合金時為防止燃燒起火一般不使用水基切削液，可采用低粘度油作為切削液。切削鑄鐵與青銅等脆性材料時，切屑常呈崩碎狀，容易隨切削液到處流動，流入機床導軌之間造成部件損壞，可以不使用切削液，或者使用冷卻和清洗性能好的低濃度乳化液。

3.3 刀具材料

3.3.1 工具鋼刀具。工具鋼耐熱溫度低，在高溫下會失去硬度，只能適用于一般材料的切削。切削加工時，要求冷卻液的冷卻效果要好，一般采用乳化液為宜。

3.3.2 高速鋼刀具。高速鋼刀具是以鉻、鎳、鎢、鉬、釩（有的還含有鋁）為基礎的高級合金鋼，它們的耐熱性明顯地比工具鋼高，允許的最高溫度可達600℃。高速粗切削時，切削量大，產生大量的切削熱，為避免工件燒傷而影響加工質量，應采用冷卻性好的水基切削液；如果用高速鋼刀具進行中、低速的精加工時，為減小刀具和工件的摩擦黏結，抑制切削瘤生成，提高加工精度，一般采取油基切削液或高濃度乳化液。

3.3.3 硬質合金刀具。硬質合金刀具是由鎢（W）、鈦（Ti）、鉭（Ta）的碳化物和一定量的鈷（Co）組成，它的硬度和耐磨性能大大超過高速鋼，最高允許工作溫度可達1000℃，在加工鋼鐵材料時，可減少切屑間的粘結現象。在選用切削液時，要考慮盡可能使硬質合金刀具均勻受熱，避免激冷激熱而損壞刀具。在加工一般的材料時，經常采用干切削，但在干切削時，工件溫升較高，使工件易產生熱變形，影響工件加工精度，而且在沒有潤滑劑的條件下進行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨損也加快。在選用切削液時，一般油基切削液的熱傳導性能較差，使刀具產生驟冷的危險性要比水基切削液小，所以一般選用含有抗磨添加劑的油基切削液為宜。

3.3.4 陶瓷刀具、金剛石刀具。這些刀具材料的高溫耐磨性及硬度比硬質合金還要好，一般采用干切削，但考慮到均勻的冷卻和避免溫度過高，也常使用水基切削液。

4 切削液的維護

（1）確保液體循環路線的暢通。防止雜油、雜物等混入供液系統，及時排除循環路線的金屬屑、金屬粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪屑，以免造成切削液循環管路堵塞。（2）抑菌。切削液在適當的環境和條件下極易滋生細菌，降低切削液的理化指標和使用性能。可采用定期投入殺菌劑和用超微過濾等手段抑制細菌的繁殖。（3）切削液的凈化。污染切削液的物質主要是金屬粉末和砂礫細粉、飄浮油和游離水、微生物和繁殖物，如不及時凈化，切削液將很快發臭，使用效果變差并降低機床泵組使用壽命。（4）調整濃度。每天用折光儀檢測切削液的濃度，并及時調整，正確的濃度可以保證切削液的穩定性。

5 結束語

水基和油基切削液各有優缺點，適用工況也不全相同，選用時應該綜合各種條件進行。切削液的維護重點在于凈化和抑菌，可根據具體情況采用單機過濾或集中過濾。切削液的合理選用及管理維護，能有效保證切削加工的需要。

參考文獻

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作者簡介：劉豐（1968-），男，講師，長期從事機械制造與加工的教學與實訓指導工作。