切削液(cutting fluid, coolant)是一种用在金属切削、磨加工过程中,用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体。切削液的主要作用有润滑、冷却、清洗、防锈。
切削液的发展
17世纪:苏打水
18世纪:植物油、肥皂水
19世纪:菜籽油、硫化切削液、合成切削液
现代:现代的切削油和水溶性的切削液
切削液的组成
切削液主要有油基切削液和水基切削液,其中油基切削液主要有植物油、动物油、矿物油(纯矿物油(机械油)、混合油(矿+动、植物油)、极压油(矿+EP剂+动、植物油)),水基切削液主要有乳化液、微乳化液、合成液。
根据其功能特点,了解不同种类切削液的优势:
1、润滑性:切削油>乳化液半合成切削液>全合成;
2、冷却性:全合成>半合成切削>乳化液>切削油;
3、防锈性:切削油>水基切削液(乳化液、半合成切削液、全合成);
4、清洗性:水基切削液(乳化液、半合成切削液、全合成)>切削油。
合理选择切削液
切削液的种类很多,性能各异,应根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求合理选择切削液。
1、粗加工时
(1)用于高速工具钢刀具粗车或粗铣碳素钢工件时,应选用质量分数低的乳化液(如3%~5%的乳化液),也可以选用合成切削液。
(2)用于高速工具钢刀具粗车或粗铣铝及其合金、铜及其合金工件时,应选用5%~7%的乳化液。
(3)粗车或粗铣铸铁时,因为铸铁中含石墨,切削时石墨可以起到固体润滑剂的作用能减少摩擦。若使用油类切削液,会把崩切屑和砂粒粘合在一起,起到研磨剂的作用,使刀具和机床导轨磨损,所以铸铁粗加工时一般不用切削液。
(4)作为现在主流的硬质合金刀片,一般情况下不加切削液,因为若切削液流量不足或不均,会造成硬质合金刀片冷热不均,产生裂纹,造成刀具报废。
(5)低速切削时,刀具以硬质点磨损为主,宜选用以润滑性能为主的切油,在较高速度切削时,刀具主要是热磨损,要求切削液良好的冷却性能,宜选用乳化液或水溶液。
2、精加工时
精加工对工件表面粗糙度和加工精度要求较高,此时除了考虑刀材质、工件材料、加工方式之外,还应考虑切削速度的变化,选用不同性能的金属切削液。
(1)用于高速钢刀具精车或精铣碳素钢工件时,切削液应具有良好的渗透能力,良好的润滑性能和一定的冷却性能。
(2)用硬质合金刀具精加工碳素钢工件时,可以不用切削液,也可用10%-25%的乳化液或10%~20%的极压乳化液。
(3)精加工铜及其合金、铝及其合金工件时,为了得到较低的表面粗糙度值和较高的度,可选用10%~20%的乳化液、煤油。
(4)精加工铸铁时,可选用7%~10%的乳化液或煤油,以降低工件表面粗糙度值。
3、切削难加工材料
所谓难加工材料是相对于易加工材料而言的,它与材料的成分、热处理工艺有关。一般来讲,材料中含有一定量的铬、镍、钼、锰、钛、钒、铝、铌、钨等元素时,可称为难加工材料。
这些材料所含硬质点多,机械擦伤作用大,热导率低,切屑易散出等特点,因而在切削过程中处于极压润滑摩擦状态。切削难加工材料的切削液要求较高,切削液必须具有较好的润滑性和冷却性。
建议:虽然动、植物油能作为切削难加工材料的切削液,并且能达到较好的切削效果,但是这样会增加成本。我们应该尽量少用或不用动、植物油作为切削液。
4、封闭或半封闭切削加工
钻削、攻螺纹、铰孔和拉削等加工的容屑为封闭或半封闭方式此时,排屑困难,刀具与切屑、工件摩擦产生的大量切削热不能及时传出,造成切削刃烧损并严重地影响工件表面粗糙度。尤其是在切削加工某些硬度高、强度大、韧性大、冷硬现象较严重的特殊材料时,上述问题更突出。
此时需切削液有较好的冷却、润滑及清洗性能,以减小刀一屑摩擦生热并带走切屑为主。
一般深孔钻削、拉削、攻螺纹、铰孔等切加工时,应选用10%~15%的乳化液、15%~20%的极压乳化液、矿物油或极压切削油等作为切削液。
使用切削液的注意事项
为了使切削液达到应有的效果,在使用时还必须注意以下几点:
(1)油状乳化液必须用水稀释后才能使用。
(2)切削液的流量应充足,并应有一定压力。切削液必须浇注在切削区域。
(3)使用硬质合金刀具切削时,如用切削液则必须从一开始就连续充分地浇注,否则硬质合金刀片会因骤冷而产生裂纹。
(4)切削液应常保持清洁,尽可能减少切削液中杂质的含量,已变质的切削液要及时更换。
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