切削液及其选用分析资料

切削液及其选用分析
一、前言
合理选用冷却润滑液，可以有效地减小切削过程中的摩擦，改善散热条件，而降低切削力，切削温度和刀具磨损，提高刀具耐用度，切削效率和已加工表面质量及降低产品的加工成本。

随着科学技术和机械加工工业的不断发展，特别足大量的难切削材料的应用和对产品零件加工质量要求越来越高，这就给切削加工带来了难题。

为了使这些难题获得解决，除合理选择别的切削条件外，合理选择切削液也尤为重要。

二．切削的分类
1．水溶液：
其主要成分是水。

由于水的导热系数是油的导热系数三倍，所以它的冷却性能好。

在其中加入一定量的防锈和汕性添加剂，还能起到一定的防锈和润滑作用。

2．乳化液：
(1)普通乳化液：它是由防锈剂，乳化剂和矿物油配制而成。

清洗和冷却性能好，兼有防
锈和润滑性能。

(2)防锈乳化液：在普通乳化液中，加入大量的防锈剂，其作用同上，用于防锈要求严格
的工序和气候潮湿的地区。

(3)极压乳化液：在乳化液中，添加含硫，磷，氯的极压添加剂，能在切削时的高温，高
压下形成吸附膜，起润滑作用。

3．切削油：
(1)矿物油：有5#、7#、10#、20#、30#机械油和柴油，煤油等，适用于一般润滑。

(2)动，植油及复合油：有豆油、菜子油、棉子油、蓖麻油、猪油等。

复合油是将动、植、
矿三种油混合而成。

它具有良好地边界润滑。

(3)极压切削油：它是以矿物油为基础，加入油性，极压添加剂和防锈剂而成。

具有动，
植物油良好地润滑性能和极压润滑性能。

三．切削液的作用
1.冷却作用：
它可以降低切削温度，提高刀具耐用度和减小工件热变形，保证加工质量。

一般的情况下，可降低切削温度50～150℃。

2.润滑作用：
可以减小切屑与前刀面，工件与刀具后刀面的摩擦，以降低切削力，切削热和限制积屑瘤和鳞刺的产生。

一般的切削油在200℃左右就失去润滑能力。

如加入极压添加剂，就可以在高温(600～1000℃)、高压(1470～1960MPa)条件下起润滑作用。

这种润滑叫做极压润滑。

3.清洗作用：
可以将粘附在工件，刀具和机床上的切屑粉末，在一定压力的切削液作用下冲洗干净。

4.防锈作用：
防止机床、工件、刀具受周围介质(水分、空气、手汗)的腐蚀。

四．冷却润滑液中的添加剂
1.油性添加剂：
动植物油、脂肪酸及其皂、脂肪醇及多元醇、酯类、酮类、胺类等化合物。

2.极压添加剂：
含硫、磷、氯等有机化合物。

如氯化石腊、四氯化碳、硫化磷酸盐、二烷基二硫代磷酸锌等。

含硫的极压切削油在切削过程中和金属起化学反应，生成硫化铁，它的熔点高
(1193℃)，硫化膜在高温下不被破坏，在切削钢件时，能在1000℃左右的高温下，仍保持润滑性能；含氯的极压添加剂，如氯化石腊(含氯量为40～50％)，它的化学性能活泼，在200℃～300℃时和金属起化学反应，氯化物的摩擦系数低于硫化物，有良好地润滑性能，可耐600℃的高温；含磷极压添加剂，与钢铁接触即被吸附，生成磷酸铁化学润滑膜，降低摩擦，比硫氯的效果更为良好。

如三种复合使用，润滑效果更为显著。

3.防锈添加剂：
(1)水溶性防锈添加剂：亚硝酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、苯甲酸钠、苯甲酸胺、三乙醇胺等。

(2)油溶性防锈添加剂：石油磺酸钡、石油磺酸钠、环烷酸锌、三壬基萘磺酸钡等。

4.防霉添加剂：
苯粉、五氯粉、硫柳汞等化合物。

加入万分之几的防霉添加剂，可杀死细菌和抑制细菌生长，以防切削液变质发臭。

5.抗泡沫添加剂：
二甲基硅油。

以防止切削液的使用效果。

6.助溶添加剂：
乙醇、丁乙醇、苯二甲酸脂、乙二醇醚等。

7.乳化剂：
(1)阴离子型：石油磺酸钠、油酸钠皂、松香酸钠皂、高炭酸钠皂、磺化蓖麻油、油酸、三乙醇胺。

(2)非离子型：聚氧乙烯脂肪醇醚(平平加)、聚氧乙烯烷基酚醚(0P)、山梨糖醇油酸酯(司本)、聚氧乙烯山梨糖醇油酸酯(吐温)。

8.乳化稳定剂：
乙二醇、乙醇、正丁醇、二乙二醇单正丁基醚、二甘醇、高碳醇、苯乙醇胺、三乙醇胺等。

五．常用冷却润滑液的配方
1.切削油：
(1)矿物油：5#、7#、10#、20#、30#机械油和轻柴油、煤油。

机械油的号数越大，粘度越大。

(2)植物油：豆油、菜子油、棉子油、蓖麻油等。

(3)复合油：煤油50%＋机械油50%；豆油50%＋5。

高速机油50%。

(4)极压切削油：
①氯化石腊20%＋二烷基二硫代磷酸锌1%＋高速机油79%。

②氯化石腊40%＋二烷基二硫代磷酸锌1%＋石油磺酸钙1%＋苯骈三氮唑0.2%＋乙醇
0.56～0.8%＋5#高速机油余量。

③硫化棉子油7%＋5#高速机械油93%。

④氯化石腊20%＋5#高速机械油80%。

2.乳化液：
(1)普通乳化液：3～5%乳化油(70%＋5#机械油+22%脂肪酸及其皂＋0.5%松香酸钠皂＋4.5%乙醇＋3%石油磺酸钠)加水稀释。

(2)极压乳化液：用5～20%极压乳化油(10%石油磺酸钠＋6%石油磺酸铅＋4%氯化石腊＋3%氯化硬脂酸＋3%油酸＋3%三乙酸胺＋20#机械油余量)加水稀释。

(3)防锈乳化液：是在普通乳化液中增加防锈剂的比例而成。

3.水溶液：
(1)用0.25～0.5%亚硝酸钠＋0.25～0.3%无水碳酸钠＋水余量。

(2)3%油酸钠皂＋0.5%亚硝酸钠+水余量。

(3)10%癸二酸＋17.5%三乙醇胺＋8%亚硝酸钠＋水余量。

六．冷却润滑液的选择
1.选择原则
1.1根据工件材料选择
(1)铸铁、青铜在切削时，一般不用切削液。

精加工时，用煤油。

(2)切削铝时，用煤油。

(3)切削有色金属时，不宜用含硫的切削液。

(4)切削镁合金时，用矿物油。

(5)切削一般钢时，采用乳化液。

(6)切削难切削材料时，应采用极压切削液。

1.2根据工艺要求和切削特点选择
(1)粗加工时，应选冷却效果好的切削液。

(2)精加工时，应选润滑效果好的切削液。

(3)加工孔时，应选用浓度大的乳化液或极压切削液。

(4)深孔加工时，应选用含有极压添加剂浓度较低的切削液。

(5)磨削时，应选用清洗作用好的切削液。

(6)用硬质合金、陶瓷和PCD、PCBN刀具切削时，一般不用切削液。

要用时，必须自始自终地供给。

PCBN刀具在切削时，不能用水质切削液。

固为CBN在1000℃以上高温时，会与水起化学反应而被消耗。

2.选用
2.1碳钢
(1)粗加工：
a)3～5%乳化液。

b)铅油或红丹粉10%＋机械油90%，用于粗车蜗杆。

(2)精加工：
a)10～20％的乳化液。

b)10～15％极压乳化液。

c)硫化棉子油的切削油。

d)20％氯化石腊+80％变压器油或30％豆油+20％煤油+50％高速机械油，用于精车丝杠。

e)ccl420％+80％机械油，用于精车蜗杆。

(3)拉削、攻丝、铰孔：
a)10～20％极压乳化液。

b)含氯的切削油。

c)含硫，氯的切削油。

d)含硫化棉子油的切削油。

e)含硫，氯，磷的切削油。

f)30％煤油+70％机械油，用于光刀。

g)MoS2与机械油混合，用于攻丝。

(4)滚齿，插齿：
a)10～20％极压乳化液。

b)含硫，磷，氯的极压切削油。

(5)钻孔：
a)3～5％乳化液。

b)5～10％极压乳化液。

2.2合金钢
(1)粗加工：
a)3～5％乳化液。

b)5～10％极压乳化液。

(2)精加工：
a)10～20％乳化液。

b)10～15％极压乳化液。

c)含硫化棉子油的切削油。

(3)拉削、攻丝、铰孔：
a)10～20％极压乳化液。

b)含硫、磷、氯极压切削油。

c)40#机械油85％+二烷基二硫代磷酸锌5％+石油磺酸钙7％+二硫化钼1％氯化石腊1％+煤油1％。

用于攻丝。

效果：Vc从1m/min提高到7m/min，丝锥耐用度提高1～3倍，表面粗糙度由Ra6.3降低为Ra3.2。

(4)滚齿、插齿：
a)10～20％极压乳化液。

b)极压切削油。

(5)钻孔：
a)3～5％乳化液。

b)5～10％极压乳化液。

c)ccl4和煤油的混合液钻膜具钢小孔。

d)氯化石腊20％+二烷基二硫代磷酸锌1％+高速机油79％。

2.3不锈钢
(1)粗加工：
a)3～5％乳化液。

b)10～15％极压乳化液。

c)极压切削油。

d)硫化油(含硫2％的机械油)。

(2)精加工：
a)极压切削油。

b)10～15％乳化液。

c)15～20％极压乳化液。

d)硫化油或硫化油80～85％+ccl415～20％。

e)矿物油78～80％+黑机油或植物油和猪油18％+硫1.7％。

f)机械油90％+ ccl410％。

h)煤油50％+油酸25％或植物油25％。

i)煤油60％+松节油20％+油酸20％。

(3)拉削、攻丝、铰孔：
a)15～20％极压乳化液。

b)极压切削油。

c)硫化豆油或植物油。

d)在硫化油中加ccl410～20％或在猪油中加20～30％ccl4或在硫化油中加10～15％煤油用于铰孔。

e)在硫化油中加入15～20％ccl4或白铅油加机械油或煤油稀释氯化石腊或MoS2切削膏用于攻丝。

(4)滚齿、插齿：
a)20～25％极压乳化液。

b)极压切削油。

(5)钻孔：
a)10～15％乳化液。

b)10～20％极压乳化液。

c)极压切削油。

d)硫化油。

e)MoS2切削剂。

f)用肥皂涂抹在小钻头上，用于在台钻小孔。

2.4高温合金
(1)粗加工：
a)3～5％乳化液。

b)10～15％极压乳化液。

c)极压切削油。

d)硫化油。

e)硫酸钾2％+亚硝酸钾1％+三乙醇胺7％+硼酸7～10％+甘油7～10％+水余量。

f)葵二酸7～10％+亚硝酸钠5％+三乙醇胺7～10％+硼酸7～10％+甘油7～10％+水余量。

(2)精加工：
a)10～25％乳化液。

b)15～20％极压乳化液。

c)极压切削油。

d)煤油75％+油酸25％。

(3)拉削、攻丝、铰孔：
a)10～20％极压乳化液。

b)极压切削油。

c)参照不锈钢所用切削液。

d)防锈和电解切削液也适合于拉削和铰孔。

(4)钻孔：
a)10～15％乳化液。

b)10～20％极压乳化液。

c)极压切削油。

d)硫化油。

e)MoS2切削剂。

2.5钛合金
(1)粗加工：
a)3～5％乳化液。

b)极压乳化液。

(2)精加工：
a)极压切削油(石油磺酸钠10％+油酸3％+石油磺酸铅6％+三乙醇胺3.5％氯化石腊4％+氯化硬脂酸3％+20#机械油70.5％)。

b)极压水溶液(氯化脂肪酸，聚氯乙烯0.5～0.8％+磷酸三钠0.5％+三乙醇胺1～2％+亚硝
酸钠1.2％+水余量)。

c)CCl4+等量的酒精。

(3)拉削、攻丝、铰孔：
a)极压切削油。

b)蓖麻油。

c)油酸。

d)硫化油。

e)氯化油
f)蓖麻油60％+煤油40％
g)聚醚30％+酯类油30％+7#机械油30％+防锈剂与抗泡剂10％，用于拉削。

(4)钻孔：
a)极压乳化液。

b)极压切削油。

c)电解切削液(癸二酸7～10％+三乙醇胺7～10％+甘油7～10％+硼酸7～10％亚硝酸钠3～5％+余下水)。

d)硫化油。

e)30#机械油60％+煤油40％或30#机械油70％+煤油30％。

2.6铸铁、黄铜
(1)粗加工：
a)10～15％乳化液。

(2)精加工：
a)煤油。

b)煤油与矿物油的混合油。

(3)拉削、攻丝、铰孔：
a)10～15％乳化液。

b)10～20％极压乳化液。

c)煤油。

d)煤油与矿物油的混合油。

2.7紫铜
(1)粗、精加工：
a)3～5％乳化液。

b)煤油。

c)煤油与矿物油的混合油。

d)菜子油。

(2)滚齿、插齿：
a)10～25％乳化液。

b)10～20％极压乳化液。

c)煤油。

d)煤油与矿物油的混合油。

(3)钻孔：
a)3～5％乳化液。

b)煤油。

c)煤油与矿物油的混合油。

2.8铝及其合金
(1)粗、精加工：
a)3～5％乳化液。

b)煤油。

c)煤油与矿物油的混合油。

d)菜子油。

(2)拉削、攻丝、铰孔、滚齿、插齿：
a)10～15％乳化液。

b)10～15％极压乳化液。

c）煤油。

d)煤油与矿物油的混合油。

(3)钻孔：
a)3～5％乳化液。

b)煤油与矿物油的混合油。

C)煤油。

2.9青铜
(1)粗精加工及钻孔：
a)一般不用切削液。

可用3～5乳化液。

(2)拉削、攻丝、铰孔、滚齿、插齿
a)10～20％乳化液。

b)10～15％极压乳化液。

c)含氯的切削油。

2.10高强度钢
采用合金钢的切削液。

用豆油或菜子油攻丝较好。

2.11钼
用ccl4加20#机械油或用MoS2润滑脂。

2.12纯铁
用碳素钢的切削液。

精加工时，可用酒精稀释蓖麻油作切削剂。

2.13橡胶
切削时用酒精或蒸馏水。

磨削时，用苏打1％+亚硝酸钠0.25～0.5％+甘油0.5～1％+余下水。

附：
一.固体润滑剂——MoS2
1.特点：
MoS2的摩擦系数很小，仅0.05～0.09，它的润滑膜有很高的抗压能力及附着能力，粘附在金属表面的二硫化钼薄膜，能承受3500MPa的压力不被破坏；有很高的化学稳定性，不易与酸碱起作用；温度稳定性好，在400℃左右才分解，当二硫化铝混于油或脂中，与空气接触不充分，氧化温度还可以提高。

2.应用：
它有油剂，水剂和润滑脂三种，也可将二硫化钼与硬脂酸和石腊制成腊笔。

用时将二硫化钼润滑剂涂在刀具表面上，可以成倍地提高刀具耐用度和降低工件表面粗糙度，降低切削力，切削热，抑制积屑瘤的产生。

二.MoS2在切削中的作用
1.在车削方面：
(1)在刀具上涂MoS2，刀具耐用度可提高一倍以上。

(2)在精车蜗杆时，在切削剂中加2％的MoS2，可降低工件表面粗糙度。

(3)铰65Mn孔时，在乳化液中加1％MoS2或铰不锈钢孔时，在乳化液中加3％MoS2，不
仅工件表面粗糙度低，而且刀具耐用度高。

2.在磨削方面：
在砂轮表面上涂上MoS2，工件表面粗糙度可降低一级。

3.在切削齿轮方面：
在硫化油中加0.5～1％MoS2油剂后，切屑瘤可消除。

4.在复杂刀具方面：
在拉削和推削加工时，在原切削液中添加15～20％的MoS2油剂后，刀具寿命提高近60倍，工件表面粗糙度可降一级。

5.在攻丝方面：
它是润滑性能良好的攻丝切削剂。

特别是在挤压攻丝时，唯有MoS2的润滑效果最好。

6.在锯切方面：
在锯条上涂上MoS2后，锯切时噪音小，锯条不易损坏。

7.在难切削材料方面：
如切削钛合金，高温合金，不锈钢时，在刀具上涂MoS2，效果也十分好。

切削液由基础油复配不同比例的极压耐磨添加剂、润滑剂、防锈剂、防霉杀菌剂，催冷剂等添加剂合成，产品因此具有极佳的对数控机床本身、刃具、工件和乳化液的彻底保护性能。

适用于铸铁、合金钢、碳钢、不锈钢、高镍钢、耐热钢、模具钢等金属制品的切削加工、高速切削及重负荷切削加工。

包括车、铣、镗、高速攻丝、钻孔、铰牙、拉削、滚齿等多种切削加工。

一种特种润滑油，由低粘度润滑油基础油加入部分动植物油脂及抗氧剂、抗磨剂、防锈剂等经调合制得。

有油型和水型两种。

后者含水80％～95％，具有乳化能力，一般称切削液。

切削油在金属切削加工过程中用于润滑和冷却加工工具和部件。

功能在金属切削加工中，切削每次都在新生面上进行，速度变化每分钟数毫米至数百米，压力高达2～3GPa。

切削时除外摩擦外,还有刀具与切入金属内部的分子内摩擦，切削区界面温度可达600～800℃。

这样的高温高压会使刀具的强度和硬度降低，因此切削油必须兼具冷却、润滑、清洗和防锈四个作用。

冷却表现在降低刀尖温度、抑制被切削材料和刀具的热膨胀，以提高操作性能和加工精度。

水的热导率和比热容均比油大，粘度也比油小，故乳化液的冷却性能远比油好。

润滑减少前刀面与屑、后刀面与加工表面的摩擦，防止发生粘着、积瘤、鳞刺或冷焊，以减少功率消耗和刀具磨损，并得到较好的表面光洁度。

防锈为防止大气中的水和氧气对新加工表面的锈蚀，在切削油中要加入防锈剂，提高切削油的防锈性能，以满足工件在加工过程中短期防护之需。

清洗利用液流冲去细小的切屑和粉末，防止粘结，以保证刀具和工件连续加工。

在磨加工中，清洗性差的切削油会导致堵塞砂轮，使磨削区温度升高和烧坏工件。

使用低粘度油和加入表面活性剂能提高切削的清洗性。

除上述性能外，切削液还应具有乳液在加工过程中的稳定性、不分层、抗硬水和抗细菌污染变质的能力。

有油型和水型两种。

油型又分矿物油切削油(或复合油)、极压切削油、活性切削油三种。

所用的矿物油有煤油、柴油、轻质润滑油馏分。

矿物油中加入一定比例的动、植物油(5％～10％)便是复合油,适用于轻负荷的切削加工。

极压切削油中加有硫、磷、氯极压添加剂，以满足黑色金属，齿
轮等深度金属加工的要求。

活性切削油中加入活性硫等化合物，用于高合金材料深孔钻、攻丝等深度加工。

水型可进一步分成通用型、防锈型、极压型和透明型四种。

前三种均为石油润滑油基础油中加入乳化剂及其他添加剂（抗磨剂等）的水包油型乳化液。

透明型可以是加入少量润滑油或不加入润滑油（即全水基合成切削液）的透明液体。

水型切削油是近数十年来发展较快、使用较广的品种。