軸承磨加工水基切削液的合理選擇

劉 暢

（哈爾濱軸承集團(tuán)有限公司 技術(shù)中心，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

在機(jī)械行業(yè)中，切削液被廣泛應(yīng)用于各種磨削加工中，主要作用是潤(rùn)滑、清洗、防銹和冷卻。因此合理選用切削液能有效地改善加工表面質(zhì)量、降低磨削溫度并減小磨削力。水基切削液通常分為三大類，即乳化液、合成切削液和半合成切削液。其中合成切削液及半合成切削液因其良好的冷卻性能、清洗性能以及好的可見性，加之使用壽命長(zhǎng), 成為切削液的發(fā)展趨勢(shì)[1]。

針對(duì)我公司現(xiàn)用切削液存在的操作者過敏、切削液清洗效果不佳、工序間防銹時(shí)間短等問題，經(jīng)過系統(tǒng)科學(xué)的檢測(cè)、試驗(yàn)、分析及計(jì)算，選擇出適合我公司使用的切削液。

2 切削液使用效果調(diào)研

2.1 致敏性

操作者在使用現(xiàn)用切削液時(shí)，會(huì)出現(xiàn)皮膚發(fā)癢、紅腫，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生潰爛；有的操作者因?yàn)閷?duì)切削液過敏嚴(yán)重，只能采用防銹水代替切削液進(jìn)行平面磨床的操作，但是防銹水中的亞硝酸鈉有致癌風(fēng)險(xiǎn)且不符合環(huán)保要求。

2.2 工序間防銹效果

根據(jù)規(guī)定，工序間防銹周期為七天，但經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：當(dāng)現(xiàn)用切削液濃度低于 6% 時(shí)，夏季軸承表面一天就會(huì)生銹，不符合工序間防銹規(guī)程規(guī)定，只能通過提高切削液濃度的方法延長(zhǎng)防銹時(shí)間，從而增加切削液原液的用量，進(jìn)而增加經(jīng)濟(jì)成本。

2.3 消耗量

在實(shí)際生產(chǎn)中，切削液使用濃度及添加液實(shí)測(cè)濃度均大幅高于廠家推薦濃度最高值，說明切削液原液消耗量高，導(dǎo)致成本升高。

3 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)切削液型號(hào)：WL-202、3755H、M2016、M3019A。

試驗(yàn)設(shè)備：分別選用內(nèi)溝、平面、外溝磨床設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，保證切削液使用效果的普遍性。

檢測(cè)項(xiàng)目：理化檢驗(yàn)、表面粗糙度、切削液濃度、添液配比、致敏性、工序間防銹、氣味、腐蝕性、消泡性。

4 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比及分析

4.1 理化檢驗(yàn)

本文檢測(cè)的切削液主要性能如表 1 所示。

表1 切削液主要特性

4.2 外觀對(duì)比

WL-202 切削液呈透明淡黃色，3755H 切削液呈乳白色，M2016 切削液呈淡黃色，3019A 切削液呈透明淡黃色。

4.3 配比濃度

WL-202 切削液配比濃度為實(shí)測(cè)配比濃度；M2016 為推薦濃度 5%；3755H 切削液使用濃度為 4~5%。當(dāng)切削液濃度低于 4% 時(shí)，由于廠區(qū)用自來水硬度較高，工序間防銹能力不足；當(dāng)切削液濃度高于 5% 時(shí)，不能顯著提高磨削效果，反而會(huì)造成原液的浪費(fèi)，增加成本。

分別選用 4% 及 5% 兩個(gè)濃度進(jìn)行粗磨內(nèi)溝工序磨削效果的對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表 2 切削液配比濃度所示。

表2 切削液配比濃度 μm

試驗(yàn)表明：兩個(gè)濃度的切削液在加工零件時(shí)，粗糙度結(jié)果均滿足 P5 級(jí)工藝要求的粗磨粗糙度 Ra0.8 的規(guī)定。兩種濃度切削液加工的套圈粗糙度平均值相差不大，因此選擇 4% 濃度作為后續(xù)試驗(yàn)的規(guī)定濃度值。

4.4 添加液配比

由于切削液具有冷卻性能，磨削時(shí)切削液會(huì)蒸發(fā)帶走熱量，因此每天需要添加一定濃度的添加液，以確保磨削時(shí)切削液的濃度保持不變。

3755H 切削液推薦添加液配比為 1:50，最初試驗(yàn)添加 360ml 原液于 18L 水中，發(fā)現(xiàn)濃度升高超過規(guī)定值，因此需要降低配比。經(jīng)過后續(xù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)添加 200ml 原液于 18L 水中，即配比為1:90 時(shí)，濃度達(dá)到規(guī)定值范圍。在該添加液配比條件下，連續(xù)記錄 4 次添液前后濃度對(duì)比數(shù)據(jù), 如表 3 所示。

表3 添加液配比濃度

由表 3 可知：在 1:90 為添加液配比的條件下，4 次實(shí)測(cè)添加后濃度呈逐步提高趨勢(shì)，且濃度最終已經(jīng)接近 5% 濃度上線，證明切削液消耗量較小，有效成分能夠保留，只是蒸發(fā)帶走大部分水分。因此確定，在日常加工過程中，添加175 ~ 200ml 切削液原液于 18L 水中，每天跟蹤加工濃度，測(cè)量結(jié)果為 3.92 ~ 4.2（3.3 ~ 3.5），滿足正常使用需求。

4.5 表面粗糙度

在電機(jī)分廠進(jìn)行軸承磨內(nèi)溝工序，分別選取4% 濃度下粗磨內(nèi)溝工序及精磨內(nèi)溝工序進(jìn)行磨削效果對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表 4 所示。

表4 兩種切削液對(duì)內(nèi)溝表面粗糙度的影響 μm

試驗(yàn)表明：在相同加工參數(shù)的條件下，使用 3755H 切削液加工的套圈粗糙度明顯優(yōu)于使用WL-202 切削液加工的套圈。同時(shí)，使用 3755H切削液加工的套圈，粗糙度接近 P5 級(jí)精磨內(nèi)溝粗糙度 Ra 0.32 的要求。

4.6 致敏性試驗(yàn)

針對(duì) WL-202 切削液存在的部分操作者過敏嚴(yán)重的現(xiàn)象，選擇有過敏史的人員進(jìn)行試驗(yàn)，操作設(shè)備為平面磨床。3755H 切削液試驗(yàn)兩個(gè)月無過敏現(xiàn)象；M2016 切削液初次接觸即有輕微刺痛現(xiàn)象。

4.7 工序間防銹

選擇在用 WL-202 切削液（濃度為 5.5%）、在用 3755H 切削液（濃度為 4%）及配制WL-202 切削液（濃度為 4.4%）進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表 5 所示。

表5 防銹時(shí)長(zhǎng)對(duì)比

對(duì)比兩組在用切削液，均能夠滿足工序間防銹時(shí)間要求，但是 WL-202 切削液是以提高濃度為條件滿足規(guī)定的要求。兩種切削液相比較，3755H 切削液的濃度比 WL-202 切削液的濃度低，但防銹時(shí)間超出了 2 天。

濃度 4% 的 WL-202 切削液工序間防銹只有 2 天，因此只能增加切削液濃度，增加了切削液的消耗。

4.8 消泡性

切削液消泡性對(duì)比見圖 1。圖 1a 為 WL-202 切削液加工現(xiàn)場(chǎng)，能看到明顯聚集的泡沫；圖 1b 為 3755H 切削液加工現(xiàn)場(chǎng)，無聚集泡沫存留。

圖 1 切削液消泡性對(duì)比

5 結(jié)論

本文通過對(duì)比理化檢驗(yàn)、外觀、配比濃度、添加液配比、表面粗糙度、致敏性、工序間防銹及消泡性等性能，選擇出 3755H 切削液性能較為優(yōu)越，適合我公司使用。