切削液的銑切性能對比研究

鄭超 李清川

關鍵詞：切削液;銑切;粗糙度

切削液是由多種超強功能的助劑經科學復合配合而成，用在金屬切、削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業用液體。金屬切削液作為機械加工重要的配套材料，它在機械加工中主要起以下四方面作用：

冷卻作用。在機械加工過程中，機械能轉化為熱能，高溫使工件軟化變形，出現黏刀狀況，影響生產效率，并使工件表面出現不平整、局部過燒，加劇刀具磨損，影響產品質量。在切削過程中，切削液通過熱傳導、熱對流等方式，把熱量快速從切削區帶走。

潤滑作用。在機械加工過程中，刀具與金屬表面產生的摩檫力是影響加工質量的一大因素，它是由刀具前后端面與切削表面加工材料的回彈接觸所產生。在加工過程中，切削液滲透到刀具前后端面與切削表面之間，在兩者的接觸部位形成潤滑油膜，減少兩者的接觸面積，從而減少摩擦與黏結，起到潤滑效果。

清洗作用。在機械加工過程中會產生大量的切屑、磨屑，若不能及時排出沖洗掉，使其停留在切屑區或黏附在刀具上，形成積屑瘤，繼續加工時，會產生刀痕、震紋等現象，降低工件表面的粗糙度。切削液的清洗作用便是對加工過程產生的切屑、磨屑等雜質進行沖刷，消除雜質在加工過程造成的負面影響。

防銹作用。在機械加工過程中，金屬工件極易受到水分、酸性或堿性物質等介質的影響，由于化學或者電化學腐蝕作用，使工件出現腐蝕，影響工件最終質量和性能。切削液中含有的防銹蝕溶劑，使切削液在加工過程中沖洗工件表面時，在工件表面形成一層均勻牢固的油膜或氧化膜，隔絕腐蝕介質與工件表面的直接接觸，抑制化學或者電化學腐蝕作用，防止腐蝕介質對工件表面的侵蝕，同時對刀具的防銹和機床保養也都起到了積極的作用。

切削液按照介質可分為油基型和水基型兩類。油基型切削液主要由礦物油、油性劑，以及少量油溶性防銹劑和極壓劑等構成，具有潤滑性能和防銹性能良好的特點，但易產生油霧，甚至著火。水基型切削液具有低能耗、低成本、低公害的特點，且具有油基型切削液難以比擬的冷卻性能，是機械加工中普遍采用切削液類型。合理選擇并正確使用切削液，能夠有效地降低加工工件表面粗糙度，提升工件表面質量，降低切削溫度，減少切削阻力，提高刀具的使用壽命，從而達到提升工件質量和生產效率的目標。經試驗驗證，金屬機加工過程中，合理、正確地使用切削液，可使切削溫度降低60℃～150℃，切削阻力減少15%～30%，加工工件的表面粗糙度降低1～2級，并且能極大限度地提升刀具的使用壽命。本文通過銑切試驗，針對4種牌號的水基型切削液，研究其在切削典型鋁合金、鈦合金和不銹鋼時對已加工表面質量的影響規律，優選出適合2024-T351鋁合金、TCA M鈦合金和OCrl8Ni9固溶態不銹鋼材料的切削液。

1試驗用材料和設備

1.1材料

采用1#、2#、3#、4#四種不同廠商生產的水基切削液，配制濃度統一為8%。被加工材料：2024-1351，材料屬性見表1。TC4 M，材料屬性見表2。OCrl8Ni9固溶，材料屬性見表3。試樣尺寸100mmx200mmx20mm，每種材料試樣數量4個，試樣表面粗糙度Ra<3.2，試樣平面度≤0.05mm。

1.2刀具和設備

2024-T351試樣采用W6M05Cr4V2AL/45立銑刀，TC4 M試樣采用HWY804/9SiCr立銑刀，OCrl8Ni9采用M42/45#立銑刀。銑切設備型號B1-400K。粗糙度測試儀型號MahrPerthometer M1。

2試驗過程

采用4種切削液，分別進行2024-T351、TCA M、OCrl8Ni9三種材料的銑切試驗，試驗選取加工參數如表4所示。同一種材料的四塊試樣采用同規格新刀具和相同的銑切參數去除相同的量，銑切去除100mmx45mmx5mm。銑切后測試不同切削液條件下的試樣表面粗糙度Ra。

3試驗結果

2024-T35 1試樣表面粗糙度測試結果見表5，TC4 M試樣表面粗糙度結果見表6，OCr18Ni9試樣表面粗糙度測試結果見表7。

從表5、表6、表7可以看出，采用相同的銑切參數，4種不同切削液在同種材料上對應的已加工試樣的表面粗糙度是有差異的。如表5所示2024-T351材料銑切后1#切削液平均粗糙度最高，為1.617um，3#平均粗糙度最低，為1.029um。如表6所示TCA M材料銑切后4#切削液平均粗糙度最高為1.890um，1#切削液平均粗糙度最低，為0.493um。如表7所示OCrl8Ni9材料銑切后4#切削液平均粗糙度最高，為1.267txm，2#切削液平均粗糙度最低，為0.550um。

從表5、表6、表7可以看出，采用相同的銑切參數，同種切削液在不同材料上進行銑切后，已加工試樣的表面粗糙度有差異。如1#切削液在2024-T351試樣上與其他三種切削液相比其對應的試樣表面粗糙度最高，但在TCA M上又比其他三種切削液對應的試樣粗糙度低。

4結語

（1）為保證有更好銑切后的表面質量，需要針對典型材料進行切削液的優選測試。

（2）本文通過采用相同的銑切參數，用4種不同切削液在同種材料上銑切后發現，3#切削液在2024-T351材料上的平均粗糙度最低，為1.029um。1#切削液在TCA M材料上的平均粗糙度最低，為0.493um。2#切削液在OCr18Ni9材料上的平均粗糙度最低，為0.550um。