切削液基础知识

切削液基础知识切削液的作用（1）润滑作用：切削液能渗入到刀具、切屑、加工表面之间而形成薄薄的一层润滑膜或化学吸附膜，因此，可以减小它们之间的摩擦。

其润滑效果主要五决于切削液的渗透能力、吸附成膜的能力和润滑膜的强度。

在切削液中加入不同成分和比例的添加剂，可改变其润滑能力。

切削液的润滑效果还与切削条件有关。

例如，切削速度越高，切削厚度越大，工件材料强度越高，切削液的润滑效果就越差。

（2）冷却作用：切削液能从切削区域带走大量的切削热，使切削温度降低。

切削液冷却性能的好坏，取决于它的传热系数、比热容、气化热、气化速度、流量、流速及本身温度等。

一般来说，水溶液的冷却性能最好，乳化液次之，油类最差。

（3）清洗作用：切削液的流动可冲走切削区域和机床导轨上的细小切屑及脱落的磨粒，这对磨削、深孔加工、自动线加工来说是十分重要的。

切削液的清洗能力与它的一层保护膜，或与金属化合形成钝化膜，对工件、机床、刀具都能起到很好透性、流动性及使用压力有关，同时还受到表面活性剂性能的影响。

（4）防锈作用：在切削液中加入防锈添加剂以后，可在金属材料表面上形成附着力很强的防锈、防蚀作用。

切削液中的添加剂与切削液的种类（1）切削液中的添加剂：添加剂是一些化学物质，可分为油性添加剂、极压添加剂、表面活性添加剂和其它添加剂。

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膜，在较低的切削速度下能起到较好的润滑作用。

油性添加剂有动物油、植物油、脂肪酸、胺类、醇类、脂类等。

2）极压添加剂：极压添加剂是含有硫、磷、氯、碘等的有机化合物，他们在高温下与金属表面起化学反映，形成能耐较高温度和压力的化学润滑膜。

此润滑膜能承受很高的压强，能防止金属界面直接接触，降低摩擦因数，保持良好的切削润滑条件。

3）表面活性剂：表面活性剂即乳化剂，具有乳化作用和油性添加剂的润滑作用。

前者使矿物油和水混合乳化，形成乳化液；后者吸附在金属表面上形成润滑膜。

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。

此外，还有防锈添加剂（如亚硝酸钠、石油磺酸钠等）、抗泡沫添加剂（如二甲基硅油）和防霉添加剂（如苯酚等）。

添加剂选择恰当，可得到效果良好的切削剂。

（2）切削液的种类：切削液主要有水基和油基两种，前者冷却能力强，后者润滑性能突出。

1）水基切削液的主要成分是水、化学合成水或乳化液。

水基切削液中都添加有防锈剂，也有加入极压添加剂的。

2）油基切削液的主要成分是各种矿物油，动物油，植物油，或由它们组成的复合油，并可视需要添人各种添加剂，如极压添加剂、油性添加剂等。

油基切削液与水基切削液总的来说，油基切削液的润滑性好些，水基切削液的冷却性好些。

油基切削液在高温时易产生烟雾、易着火；水基切削液易生菌腐败，使用期短，容易生锈。

二者的优劣及特点可总结归纳如下表。

切削液的选择与应用（1）切削液的选择：切削液的效果，除了取决于切削液本身的性能外，还取决于工件材料、刀具材料和加工方法等因素，选择时应综合考虑。

粗加工和半精加工时切削热量大，因此，切削液的作用应以冷却散热为主。

精加工和超精加工时，为了获得良好的已加工表面质量，切削液应以润滑为主。

硬质合金刀具的耐热性较好，一般可不用切削液。

由于难加工材料的切削加工均处于高温高压边界润滑摩擦状态，因此，宜选用极压切削油或极压乳化液。

磨削的特点是温度高，会产生大量的细屑和砂粒，因此磨削液应有较好的冷却性和清洗性，并应有一定的润滑性和防锈性。

各种加工情况下的切削液的选择可参考表2-11。

表2-11 切削液选用参考表注：本表中数字代表意义如下：0—干切削 1—润滑性不强的化学合成液 2—润滑性较好的化学合成液 3—普通乳化液 4—极压乳化液 5—普通切削油 6—煤油 7—含硫、氯的极压切削油或植物油和矿物油的复合油 8—含硫氯、氯磷或硫氯磷的极压切削油。

①磨削时刀具材料为砂轮。

（2）切削液的使用方法普遍使用的方法是浇注法，由于切削液流速慢（υ＜10m/s）、压力低（p＜0.05MPa），难于直接渗透入最高温度区，因此，仅用于普通金属切削机床的切削加工。

加工时，应尽量将切削液浇注到切削区。

对于深孔加工，难加工材料的加工，以及高速强力磨削，应采用高压冷却法。

切削时切削有液工作压力约为1~10MPa，流量为50~150L/min。

喷雾冷却法是一种较好的使用切削液的方法，适于难加工材料的车削、铣削、功螺纹、孔加工等以及刀具的刃磨。

加工时，切削液被压缩空气通过喷雾装置雾化，并被高速喷射到切削区。

浅析硬质合金刀具应用和刀具材料的选择2008/1/23/08:59 来源：慧聪网五金行业频道车削加工是机械制造加工工艺的主要工序。

特别是在重型机械加工制造业中，工件结构尺寸堪称巨型，重量高达60～80t，甚至上百吨，加工设备重型卧车回转直径达到6m，重型立车可达到10m。

重型车削加工与普通加工相比，切削深度大、切削速度低、进给速度慢。

加工余量达单边35～50mm，加之切削过程中工件平衡差，加工余量分布不均匀，机床的某些部件不平衡等因素引起的振动，使加工的动态不平衡过程要消耗很多的机动时间和辅助时间。

所以加工重型零件，提高生产率或机器设备的利用率，必须从增大切削层厚度和进刀量入手，要重点考虑切削用量和刀具的选择，改善刀具结构和几何形状，将刀具材质的强度特点考虑进去，以求提高切削用量，显著降低机动时间。

1刀具材料的选择切削常用的刀具材料主要有高速钢、硬质合金、立方氮化硼(CBN)、陶瓷等。

重型切削深度一般可达30～50mm，余量不均，工件表面有硬化层，粗加工阶段的刀具磨损以磨粒磨损形式为主：切削速度一般为15～20m/min，尽管速度值处于积屑瘤发生区，但切削的高温足使切屑与前刀面的接触点处于液态，减小了摩擦力，抑制了积屑瘤生成。

刀具材料的选择要耐磨损、抗冲击。

陶瓷类刀具硬度高，但抗弯强度低，冲击韧性差，不适于余量不均的重型车削，CBN存在同样的问题。

硬质合金却有较低的摩擦系数，可降低切削时的切削力及切削温度，大大提高刀具耐用度，适于高硬度材料和重载车削粗加工。

硬质合金分为钨钴类(YG)、钨钴钛类(YT)和碳化钨类(YW)。

加工钢料时，YG类硬质合金的强度和韧性好，但高温硬度和高温韧性较差：重型车削时工件塑性变形大，摩擦剧烈，切削温度高，因此在重型车削中很少用YG类硬质合金。

YT类硬质合金有高硬度和耐磨性、高耐热性、抗粘结扩散能力和抗氧化能力，是重型车削常用的刀具材料，适于加工钢料。

然而在低速车削时，切削过程不平稳会造成YT类合金的韧性差，产生崩刃：尤其是加工一些高强度合金材料时，YT类硬质合金耐用度下降快，无法满足使用要求。

在这种情况下应选用YW类刀具或细晶粒、超细晶粒合金刀具(如643等)。

细晶粒合金的耐磨性好，更适用于加工冷硬铸铁类产品，效率较YW类刀具可提高1倍以上。

用硬质合金刀具提高重型加工的车削速度，是提高生产率的关键之一，也是缩短生产循环期的有利因素。

工序中分几个行程切除大余量，每次的切削深度很小，而利用硬质合金刀具的切削性能，切削速度就会大大提高。

2刀具角度的选择重型车削粗加工阶段，工件外表面的锻造氧化皮、裂纹、铲坑、铸造夹杂、气孔等缺陷都易导致刀具破碎，因此应选择合理刀具角度。

重型加工条件下，因粗加工要切除很厚的切屑，车刀一般采用前角g=8°～12°，而普通g=15°。

切削刃倾角l=10°～18°。

如果减小前角，即增大切削角，可在某种程度上增加切削刃的强度。

应指出：减小前角，切削力增大，但在g由15°变到10°时，切削力增加得很小，而增大的工作前角和楔角，提高了刀刃的锋利性和刀尖强度3尤其是在工件很重，旋转带有冲击性的负荷时，切削刃的刃倾角l=10°～18°创造了最有利的切削条件，因而在切削时，冲击力的作用点离开了刀尖，可防止刀尖破碎。

同时，在主切削刃上开有1mm左右宽的负倒棱、R2mm左右的刀尖圆角以提高刀刃的抗冲击性能，但刀具安装角度还要根据实际情况调整。

3刀具结构的选择粗加工阶段切削余量大，对刀具的刚性要求较高。

一般而言，整体刀具刚度好，但结构笨重，装卸困难：而机夹刀具拆卸灵活，动刚度也可满足加工要度。

机夹刀具的刀片材质选择及夹持结构对加工精度很重要，实际加工中发现，偏心销夹紧和勾头压紧式不适合重型粗加工，因为粗加工时工艺系统振动大，常使压紧机构松动，导致刀片损坏：上压式结构也常因阻碍了切屑的流出而造成压块的损坏。

机夹刀具的制造精度要求也很高，因为即使微小的误差，也能使定位机构变成承力机构，由于重型切削的加工过程中切削力很大，易使刀具损坏。

经实际加工验证，图1所示结构的刀具更适于重型车削的粗加工。

这种新型硬质合金机夹车刀，装有可调整的附加卷屑器，使切屑卷成螺旋线型滑出。

图1中，附加卷屑器4同时又是刀片6的夹持器，使刀片紧固在刀夹1中。

切削时，切屑碰到卷屑器的工作部分就卷起来，此部分焊一个厚3～5mm的硬质合金片。

附加卷屑器的前端压住硬质合金刀片，而后端则压住挡铁3。

挡铁3下部及垫板2上部有锯齿纹，刀片磨损后，借此结构可将刀片伸出。

垫板，用合金及淬火工具钢制成，用以保护硬质合金刀片不受折损。

该新型机夹车刀采用长方形刀片，磨刀时，刀片夹在专用刀杆内，磨出的刀具角度用样板检查。

硬质合金刀片的刃磨角度为，前角g=10°，后角a=8°，主偏角kr=55°或45°，副偏角kr1'=15°。

为使刀杆可以重复使用，用45#钢锻造制成，热处理硬度为HRC45～48。

用该车刀的重型车削经验表明：切屑在高速切削时卷成螺旋线型是最好的形状(切削断面很大)，切屑在切削刃附近就即行折断。

若重型车床运转平稳，则硬质合金刀片切削刃不致破碎，生产效率就大大提高。

经过使用比较，该型车刀与采用整体硬质合金刀片焊接的车刀使用寿命相同。

但与生产中其它类型的硬质合金车刀比较，在大多数的情况下，该型重型车刀更耐用，可切削切屑的剖面更大。

经验证明，在任何条件下，切屑卷出条件均好，切屑以长螺旋型或短螺旋型卷出。

当切削深度与进刀量之比不大于3～4时，切屑碰在刀杆后即变成细碎块掉落。

这种带有卷屑装置的新型硬质合金机夹车刀，在车床上及立式车床上切削钢件时使用。

剖面为40mm×60mm及40mm×40mm的车刀，若切削余量均匀，其最大的切屑剖面在宽30mm的刀片上为20mm2，在宽25mm的刀片上为15mm2。

当切削余量不均匀的硬皮时，切屑剖面要缩小30%～40%，当加工过程冲击很大时，不宜采用这种结构的重型车刀。

刃磨该类硬质合金刀片时应注意，把硬质合金刀片放在刀杆槽内，用螺栓和卷屑器的垫板固定住。