切削液的选用与维护

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1、切削液的选用与维护 1 概述 切削液作为一种金属切削加工介质，由于其属于边缘、交叉学科范畴，常常被 忽视，但它在金属切削加工中被广泛采用，且起着十分重要的作用。它能帮助提高 切削加工的质量和生产效率，降低生产成本，改善加工环境。随着切削加工效率、 切削加工材料及加工质量的不断提高，切削液的作用显得越来越很重要，对切削液 的要求越来越高。 近年，我国机械制造业，特别是汽车行业的发展迅速，对切削液的数量需求大 增，它带动了切削液技术的快速进步与发展。目前，市场上国内和国外品牌切削液 品种繁多，其性能、价格差异很大，如同类国产与国外品牌切削液之间价格相差 46倍，不同类型国产或国外品牌切削液之间价格

2、相差14倍。选用合适的切削 液，能在提高金属切削加工质量，降低加工成本，改善加工环境方面，取得最大的 效益。此外，切削液在使用过程中有许多参数需要控制，如切削液浓度1%的变化即 可在加工零件上明显地表现出来，能直接导致零件加工质量的下降或刀具的异常消 耗。因此，如何正确选择使用切削液，并做好切削液使用中的维护工作，是我们在 金属切削加工中不容忽视的重要课题。 2 切削液的功能与类型 （1）切削液的功能切削液的主要功能是润滑与冷却。它可以减缓刀具（砂轮）的磨损，提高刀具 耐用度，降低加工工件的表面粗糙度值，减少工件的热变形，提高加工效率。切削 液的另两项重要功能是清洗与防锈。即它可以冲走加工区域

3、的切屑，减少切屑及灰 尘的粘结，改善和提高加工表面的清洁度，防止工件、刀具、机床生锈或腐蚀。 此外，考虑到切削加工的经济性和环境方面要求，切削液还需具备下列功能： 贮存稳定性、乳化稳定性、泡沫抑制性，与机床密封材料、油漆等的相容性，对人 体、环境无害或损害少等。（2）切削液的类型切削液的分类方法很多，最主要，也是被各国普遍采用的是ISO6743/7分类法， 它将切削液分为油基型和水基型，水基型可进一步分为乳化液、半合成液（或微乳 液）及合成液。它们的主要区别如表一所示。1 表一：各类型切削液的区别 切削液类型 含油量% 乳化液颗粒大小m 外 观 油基切削液 100 半透明 乳化液 60-90

4、1 乳白色 半合成切削液 5-30 0.11.0 0.050.1 0.05 乳状蓝色 半透明灰色 透明 合成切削液 0 透明 油基切削液由纯矿物油、动植物油或以油为主体，添加极压剂调合而成。油基 切削液润滑性能好，冷却性能差，水基切削液则相反，但其成本低，操作环境安全、 干净。随着水基切削液性能的不断提高，其使用范围逐渐扩大。 乳化液由矿物油加入乳化剂和其它添加剂组成，其含油量60%，溶于水后形 成乳白色乳状液。合成切削液可分为无机盐型和全合成型，它不含油，添加剂含量 可达50%以上，具有极好的冷却性和清洗性。无机盐型合成切削液以无机盐为主， 润滑性差；全合成切削液全部采用合成添加剂，各项性能

5、都较优异，是有发展前途 的一类切削液。半合成切削液以水为载体，加入530%的油和大量表面活性剂及多 种添加剂调合而成，它兼有乳化液和合成切削液的优点，是目前研究最多，应用最 广的一类切削液。 不同类型切削液具有各自的特征，但决定切削液性能优劣的是各种添加剂。常 用的添加剂有：油性剂、极压剂、表面活性剂、乳化剂和乳化稳定剂、防锈剂、杀 菌剂、消泡剂、抗氧剂等。一种添加剂能解决一方面的问题，必须同时添加多种添 加剂才能赋予切削液优良的综合性能。如半合成切削液除添加大量表面活性剂外， 还需添加油性剂、极压剂、防锈剂、杀菌剂、消泡剂、PH值调整剂等多种添加剂。 3 切削液的选用选用切削液主要应从切削加

6、工要求、切削液自身性能质量、环境适应性、管理 方便性、综合应用成本等五个方面进行考虑。 （1）根据切削加工要求选用切削液 对一般材料的粗加工，以减少切削力和刀具磨损为主，可选用有一定润滑性、 冷却性好的切削液；精加工以改善工件表面粗糙度为主，应选用润滑性好的切削液； 对高速加工，刀具常处于边界润滑状态，应选用润滑性、渗透性好，极压性高的切 削液，如加工中心，适宜选用含油量20%、表面张力35dyncm 2 、PB值900N2 的半合成切削液。对重负荷加工，如滚齿、拉削等，则适宜选用含极压剂的油基切 削液。对内孔、深孔加工，由于切削液不易浇注到加工表面，要求切削液有极好的 渗透性，应选用表面张力

7、30dyncm 2 ，且有良好润滑性的切削液。磨削产生热量 大，要采用冷却性好的切削液；对CBN磨，由于CBN易于水解，要求切削液易在砂 轮表面形成油膜以抑制水解，应选用具有良好润滑性、冷却性的切削液。 （2）根据切削液自身性能质量选用切削液 能满足同一加工方式要求的切削液可能不只一种，这时我们要研究不同类型或 品种切削液的性能差异，选用性能质量较好的切削液。如对磨削加工，乳化液、半 合成切削液、无机盐型合成液，全合成切削液都可采用，其中乳化液清洗性较差， 无机盐型合成液易析出固体颗粒而影响机床导轨运行，采用含油量低的半合成切削 液和全合成切削液效果最好。 同一类型的不同品种切削液之间性能质量

8、差异很大，要从其理化性能评定和工 艺应用试验中找出差异，正确选用。如半合成切削液不同品种之间，由于采用油性 剂和极压剂的不同，其PB值低的只有700N，高的高达1200N，低PB值的只适于磨 削加工，高PB值的则适用范围很广。所采用稳定剂不同，切削液的贮存和使用稳 定性不一样，稳定性好适用水质范围广，易发挥出其各项性能，稳定性差的则易分 解、使用寿命短；所采用防锈剂不同，有时在理化性能分析和使用初期可能看不出 差异，由于不同防锈剂与Fe 2+ 等加工中产生或水中存积的金属离子结合速度大不一 样，结合速度快的，会使切削液的防锈性快速下降，造成切削液消耗量高。 （3） 根据环境适应性选用切削液 不

9、论何种切削液都对环境有一定的负面影响。油基切削液使用中产生的油污、 油雾危害操作工人的身体健康，还有着火的危险；水基切削液的一些添加剂有毒， 废水排放污染环境。 在选用切削液过程中，对其环境适应性应充分重视。特别是十堰是南水北调的 源头，对企业的排放在不久会加大限制，我们要早作准备。油基切削液应逐步减少 使用，乳化液使用寿命短、排放量大，要限制使用，含亚硝酸盐等致癌或毒性大物 质的切削液要禁止使用，半合成切削液和全合成切削液相对排放量少、污染轻，应 扩大使用。在保证切削液综合性能的基础上，研发和推广使用低毒或无毒、长寿命、 易降解的绿色切削液是未来的发展方向。 （4） 根据管理维护的方便性选用

10、切削液 一个工厂或车间内，会有许多不同的机床和加工方式，对切削液的要求会不一3 样，甚至差别很大。如果我们采用的切削液品种太多，使用和管理很麻烦。应尽可 能减少应用切削液品种，选用适用范围广的切削液以满足不同加工方式的要求。如 在我厂的连杆车间有40余台使用切削液的机床，加工方式包括磨、钻、拉、锪、 铣、扩、铰、镗、珩磨等9种，连杆材料难加工，以前使用切削液多达6种，错领 错用现象时有发生；后经选用高性能的全合成切削液，能满足大多数加工要求，使 应用切削液品种降为3种，只有3台机床使用不同的切削液，因此其管理维护大为 方便，应用2年多来没有发生错领错用现象。 （5） 根据综合应用成本选用切削液

11、 降低生产成本是企业永恒的主题，选用切削液也必须考虑成本因素。但我们不 应只考虑切削液本身的价格，应还考虑切削液的寿命、使用维护成本、加工件质量、 刀具消耗、废液处理成本等因素。 如对集中冷却系统，若系统功能完备，采用性能优良，寿命长，价格较高的切 削液经济些；若系统无过滤功能或过滤功能差，则应选择能满足加工要求，价格较 低的切削液。对我厂的不同冷却系统，都是根据这一原则选用切削液，均取得了较 好的经济效益。 总之，选用切削液，应综合考虑上述五方面的因素，满足加工要求是选用的基 础，切削液自身性能质量是选用的保证，满足环境适应性和管理维护的方便是发展 的需要，降低切削液的综合应用成本是我们追求

12、的目标。 4 切削液的维护 切削液在使用过程中，除自身性能外，有许多因素会影响使用效果，只有辅以 良好、正确的维护，才能充分发挥出切削液的各项性能优势，延长切削液的寿命， 降低成本。冷却系统一般分为单机冷却系统和集中冷却系统两种方式，对两者的维 护方式有些差别。 （1） 单机冷却系统的切削液维护 单机冷却系统指为一台机床供液的冷却系统，一般冷却箱体积1.5 3 。由于 冷却箱体积小，补充切削液和水的周期短，由专业人员维护很难做到，一般由机床 操作工维护。为便于维护，一般在切削液原液中加入足量的杀菌剂、消泡剂等助剂， 以减少维护难度，操作工仅控制切削液浓度。比较好的，也是在我厂应用中行之有 效的

13、两种控制切削液浓度方式是：1）为车间配备一个加液小车，操作工按固定的 比例在小车内配液，再将配置好的切削液加到机床冷却箱。2）由集中冷却系统或 集中配液箱将配置好的切削液泵送到各机床冷却箱。切削液使用一段时间后，出现4 产生发臭等异味、颜色变深变灰暗、加工质量下降或刀具消耗异常等一个多个问题 时，应更换切削液。换液前要对冷却箱、排屑机构、机床进行彻底清洁。 （2） 集中冷却系统的切削液维护 集中冷却系统是指为多台设备集中供液的冷却系统，一般指冷却箱体积5 3 的系统。由于系统冷却箱容积大，便于浓度等指标的控制，一般由专业人员进行维 护。切削液的使用周期可达几个月到几年，维护过程包括加液前冷却系

14、统的清洁， 使用中现场的管理控制和实验室控制。 1） 加液前冷却系统的清洁 切削液在使用一个周期排放后，冷却箱、回液沟和机床尾部残存有大量的污泥 与残液。这些污泥与残液中藏有大量的细菌，若不彻底清除，加切削液后，细菌会 快速繁殖，从而降低切削液的使用寿命。 应在集中冷却系统排空后，先铲除干净冷却箱、地沟、机床中残留的金属屑、 油污和淤泥，然后在系统冷却箱中加入其容积3050%左右的水和2%浓度的清洗剂 及一定量的杀菌剂，循环清洗13个小时，若一次清洗不干净，应再次加清洗剂 清洗，直到彻底清洗干净集中冷却系统和机床的各个区域的杂质并杀死残留细菌， 再用适量（能满足系统水泵正常工作）的清水循环清洗

15、半水时左右，将残留清洗液 漂洗干净。 有些集中冷却系统由于设计上的缺陷，致使系统无法彻底排空和清洗干净，这 会大大降低切削液的正常使用寿命。如我厂491发动机生产线中有几个系统即是如 此，在同样维护条件下，切削液在其中的使用寿命只及在其它系统中的1/3。因此 在设备订货时对冷却系统的便于维护性应作充分考虑。 2）使用中现场的管理控制 集中冷却系统的现场管理控制应在专业人员的指导下专人进行，具体应做好如 下几点：遵守调配程序和要求。切削液调配时应在箱体内先加水，再加切削液， 不能反向操作，同时要严格按检验人员的要求及时补加切削液和其它添加剂。定 期监控。对系统中切削液的液位、污染程度等要定期观察

16、，液位低应及时补水补液， 油污重则应及时除油，有异常情况及时反馈给技术人员。定期查看冷却系统设备各 部份的运行状况，有设备故障要及时排除，否则会影响到切削液的使用寿命或供液 质量。如若周末循环系统出问题，停机时间过长，会使厌氧菌大量繁殖；排屑过滤 装置出现故障会使供液的杂质量增加，既影响零件加工精度、增加刀具磨损，又增 加了细菌的栖身点。做好记录。做好切削液调配、补加及其它参数控制的记录，5 及定期监控记录，便于事故原因的查找，便于管理维护工作的衔接，也有助于做好 预防性维护。3）切削液的实验室控制切削液使用中各种性能指标的变化，只有专门的仪器与试剂才能检测出，必需 在实验室内进行。切削液的某些性能指标变化一旦达到某一限值，就无法挽回，只 能更换切削液。因此需要及时检测出其变化，早作预防性调整和维护。切削液的主要控制指标有：浓度、PH 值、细菌。浓度、PH 值要12天检测 一次，细菌每周检测一次。此外，若有条件，定期对杂油、硬度、电导率、氯离子 硫酸根、悬浮颗粒杂物等指标进行检测与控制，维护效果更佳。 浓度控制：在实验室