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切削液8.1切削液的分类1、非水溶性切削液主要是切削油。有各种矿物油，如机械油、轻柴油、煤油等；还有动、植物油，如豆油、猪油等；以及加入油性、极压添加剂配制的混合油。它主要起润滑作用。2、水溶性切削液主要成分为水，并加入防锈剂，也可加入适量的表面活性剂和油性添加剂，使其具有一定的润滑性能。3、乳化液由矿物油、乳化剂及其它添加剂配制的乳化油加95%～98%的水稀释而成的乳白色切削液，有良好的冷却性能和清洗作用。一、润滑金属切削时，切屑、工件与刀具之间的摩擦可分为：干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦。切削液渗入到切屑、刀具、工件的接触面间，粘附在金属表面上形成润滑膜，减小它们之间的摩擦系数、减轻粘结现象、抑制积屑瘤，并改善已加工表面的粗糙度，提高刀具耐用度。润滑性能取决于切削液的渗透性、吸附薄膜形成能力与强度等。8.2切削液的作用机理切削液的作用：润滑、冷却、清洗和防锈二、冷却切削液通过它从它所能达到最靠近热源的刀具、切屑和工件表面上带走大量的切削热，从而降低切削温度，提高刀具耐用度，并减小工件与刀具的热膨胀，提高加工精度。切削液要有较高的热导率和比热容，较高的汽化热。一定的流量和流速。水的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之间。三、清洗作用冲走切削中产生的细屑、砂轮脱落下来的微粒等，起到清洗作用，防止加工表面、机床导轨面受损；有利于精加工、深孔加工、自动线加工中的排屑；四、防锈作用加入防锈添加剂的切削液，还能在金属表面上形成保护膜，使机床、工件、刀具免受周围介质的腐蚀。切削液的使用效果决定于切削液的类型、形态、用量、使用方法等。切削液中加入添加剂，对改善它的冷却润滑作用和性能有很大的影响。1、油性添加剂油性添加剂含有极性分子，能与金属表面形成牢固的吸附薄膜，在较低速度下起到较好的润滑作用，主要用于低速精加工。油性添加剂有动、植物油(如豆油、菜籽油、猪油等)，脂肪酸、胺类、醇类、脂类等。8.3切削液的添加剂2、极压添加剂极压添加剂是含硫、磷、氯、碘等的有机化合物。它们在高温下与金属表面起化学反应，形成化学润滑膜，比物理吸附膜能耐较高的温度，能防止金属界面直接接触，减小摩擦，保持润滑作用。用硫可直接配制成硫化切削油，它与金属化合形成硫化铁，熔点高达1193℃，硫化膜在高温下不易被破坏，切钢料时在1000℃仍保持其润滑性能。惟摩擦系数较氯化铁大。含氯添加剂的有氯化石蜡、氯化脂肪酸等，它与金属表面起化学作用，形成氯化亚铁、氯化铁等，形成像石墨那样的层状结构，剪切强度和摩擦系数小，但在300～400℃时易被破坏，遇水易分解成氢氧化铁和盐酸，而失去润滑作用，对金属易腐蚀，应与防锈添加剂一起使用。含磷的添加剂与金属发生化学反应生成磷酸铁膜，它具有比硫、氯更良好的降低摩擦系数、减小磨损的效果。为了得到较好的使用效果，根据要求也可在一种切削液中同时加入上述几种极压添加剂，以形成更为牢固的化学润滑膜。3、表面活性剂表面活性剂(即乳化剂)是将矿物油和水乳化形成稳定乳化液的添加剂。它是一种有机化合物，由可溶于水的极性基团和可溶于油的非极性基团分子组成，将其搅拌在本不相溶的油、水之中，它们便定向地排列并吸附在油、水两极界面上，前者向水，后者向油，降低油水的界面张力，油以微小的颗粒稳定地分散在水中，形成稳定的水包油乳化液。表面活性剂还能吸附在金属表面上，形成润滑膜，起油性添加剂的润滑作用。常用的表面活性剂有石油磺酸钠、油酸钠皂等，它们的乳化性能好，且具有一定的清洗、润滑、防锈性能。4、防锈添加剂是一种极性很强的化合物，与金属表面有很强的附着力，吸附在金属表面形成保护膜，或与金属表面化合成钝化膜，起防锈作用。常用的防锈添加剂有：水溶性的，如碳酸钠，三乙醇胺等；油溶性的，如石油磺酸钡等。切削液的使用效果除取决于切削液的性能外，还与刀具材料、加工要求、工件材料、加工方法等因素有关，应综合考虑，合理选用。1、依据刀具材料、加工要求高速钢刀具耐热性差，粗加工时，切削用量大，切削热多，容易导致刀具磨损，应选用以冷却为主的切削液，如3%～5%的乳化液或水溶液；精加工时，主要是获得较好的表面质量，可选用润滑性好的极压切削油或高浓度极压乳化液。，一般不用切削液，如必要，也可用低浓度乳化液或水溶液，但应连续、充分地浇注，以免高温下刀片冷热不均，产生热应力而导致裂纹、损坏等。8.4切削液的选用2、依据工件材料加工钢等塑性材料时，需用切削液；而加工铸铁等脆性材料时，一般则不用，原因是作用不如钢明显，又易污染机床、工作地；对于高强度钢、高温合金等，加工时均处于极压润滑摩擦状态，应选用极压切削油或极压乳化液；对于铜、铝及铝合金，为了得到较好的表面质量和精度，可采用10%～20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合液；切削铜时不宜用含硫的切削液，因为硫会腐蚀铜；有的切削液与金属能形成超过金属本身强度的化合物，这将给切削带来相反的效果。如铝的强度低，切铝时就不宜用硫化切削油。3、依据加工工种钻孔、攻丝、铰孔、拉削等，排屑方式为半封闭、封闭状态，导向部、校正部与已加工表面的摩擦也严重，对硬度高、强度大、韧性大、冷硬严重的难切削材料尤为突出，宜用乳化液、极压乳化液和极压切削油；成形刀具、齿轮刀具等，要求保持形状、尺寸精度等，也应采用润滑性好的极压切削油或高浓度极压切削液；磨削加工温度很高，且细小的磨屑会破坏工件表面质量，要求切削液具有较好的冷却性能和清洗性能，常用半透明的水溶液和普通乳化液；磨削不锈钢、高温合金宜用润滑性能较好的水溶液和极压乳化液。切削液不仅要选择得合理，而且要正确地使用，才能取得更好的效果。1、浇注法浇注法如图所示，这是最普通的使用方法。虽使用方便，但流量小、压力低，难以直接渗透到切削刃最高温度处，效果较差。切削时，应尽量浇注到切削区。车、铣时，切削液流量约为10～20L／min。车削时，从后刀面喷射比在前刀面浇注好，刀具耐用度可提高一倍以上。8.5切削液的使用方法浇注法2、适于深孔加工，将工作压力约1～10MPa，流量约50～150L／min的切削液直接喷射到切削区，并可将碎断的切屑驱出。此法也可用于高速钢车刀切削难加工材料，以改善渗透性，可显著提高刀具耐用度，但飞溅严重，需加护罩。3、喷雾冷却法喷雾冷却法如图所示。以0.3～0.6MPa的压缩空气及喷雾装置使切削液雾化，从直径1.5～3mm的喷嘴中高速喷射到切削区。高速气流带着雾化成微小液滴的切削液渗透到切削区，在高温下迅速汽化，吸收大量热量，达到较好的冷却效果。这综合了气体的速度高和渗透性好，以及液体的汽化热高、可加入各类添加剂的优点，用于难切削材料加工及超高速切削时，可显著提高刀具耐用度。喷雾冷却法小结1、切削液的作用2、切削时刀－屑之间的三种摩擦形式3、切削液的添加剂4、切削液的分类、选择与使用思考题1、为什么说多数情况下工件和刀具间润滑是边界润滑？2、P142的思考题。