雖然采用一種切削液來切削和磨削所有的工件材料在經(jīng)濟上可能并不可行宴偿，但許多加工車間仍然可以減少所用金屬切削液的種類湘捎。

　　各行各業(yè)的加工車間都期望使用一種能適用于所有類型金屬切削工藝和所有種類工件材料的切削液。無需因為加工的變化而不斷更換切削液無疑將是一項大受歡迎的省時措施窄刘。盡管開發(fā)這樣一種萬能金屬切削液并非毫無可能窥妇，但為了確保切削液在范圍如此廣泛的加工中仍然具有必需的性能，其價格想必會昂貴得令人望而卻步娩践。

　　然而活翩，減少加工車間所需切削液的種類仍然是可能的，這取決于車間采用的工件材料和加工工藝的不同組合形式翻伺。

　　適用于各種材料牌號的切削液

　　毫無疑問矩袖，對于某種特定材料的加工，設計一種適用于每個材料牌號的金屬切削液是有可能的第六。例如拖牢，位于美國伊里諾伊斯州的ITW ROCOL北美公司就為鋁加工開發(fā)了一種名為Rustlick Ultracut AL的切削液。該公司從事研發(fā)的化學家Lee Hitchcock表示乙遵，具有不同粘性和硬度的鋁及各種鋁合金對加工提出了各種挑戰(zhàn)浦忠，近年來，克服這些挑戰(zhàn)已經(jīng)變得尤其重要轮庵，因為有更多的汽車和飛機制造商為了提高其產(chǎn)品的燃料能效韩记，已經(jīng)改用重量更輕的鋁材料。

　　在Rustlick切削液的各種特性中沦靖，最重要的一點是不會對鋁合金造成污損喂交，這對用于航空業(yè)和核工業(yè)的零件尤其重要。變色是材料被腐蝕的一種形式擦蚣，當切削液的PH值水平對于被加工鋁合金來說過高時峡蓖，材料就會發(fā)生變色現(xiàn)象（PH值的范圍從0到14，7為中性點掠廓。Hitchcock認為换怖，如果切削液的PH值達到10，則表示其PH值水平高）蟀瞧。

　　Hitchcock說沉颂，可以通過去除高PH值的胺或添加防腐劑來降低切削液的PH值，以避免材料變色悦污。ITW公司的鋁加工用切削液采用了不會造成工件材料變色的胺铸屉，同時也添加了防腐劑钉蒲。為了覆蓋各種鋁合金牌號，ITW公司在水溶性切削液中加入了一種酯類潤滑劑彻坛，據(jù)稱該潤滑劑具有相當好的潤滑性顷啼，因為該公司已在沖壓和最小量潤滑（MQL）加工中使用過它。

　　行業(yè)通用的切削液

　　開發(fā)一種可普遍用于某一特定行業(yè)常用工件材料的金屬切削液也已成為可能昌屉。位于美國密歇根州Madison Heights的切削刀具和切削液生產(chǎn)商Valenite公司為航空工業(yè)開發(fā)的一種新型半合成切削液Aerotech VP已進入生產(chǎn)現(xiàn)場試驗的最后階段钙蒙，預計今年秋天就可以上市。

　　Valenite公司開發(fā)這種切削液的動力源于航空工業(yè)對鈦合金的需求不斷增長间驮，進而對高效加工鈦合金材料（如Ti6A14V和Ti-5553）所用的切削液需求大增躬厌。該公司ValCool切削液產(chǎn)品經(jīng)理Mark Goedtel先生表示，雖然航空零件加工車間生產(chǎn)的大多數(shù)零件為鋁合金材料试填，但鈦合金的應用正在不斷增長坠狈。例如，波音777客機上的鈦合金零部件已占到飛機總重量的7％－10％三麦，超過了以往任何一種波音商用飛機墙冻，而新型波音787客機的鈦合金零件將占到飛機總重量的14％。

　　為了滿足航空工業(yè)日益變化的切削液需求云盲，Valenite開發(fā)了一種適合加工鈦合金的切削液巍嘶，隨后又設計了適合加工鋁合金和高溫合金的半合成切削液。不過球逢，Goedtel認為，鈦合金是最難加工的航空材料碳环，其主要挑戰(zhàn)在于材料的粘性大矮蘑、導熱性差。鈦合金的切削參數(shù)范圍也很邪昂蟆：切削速度為75－100sfm置塘，進給量為0.006－0.008ipr。

　　此外伴澄，添加某些合金元素使鈦合金變得更加難以加工赋除。以Ti-5553為例，其中添加了3％的鉻非凌，使這種通常具有很大彈性和粘性的材料又增加了磨蝕性举农。

　　在刀具－鈦合金界面上產(chǎn)生的大部分熱量都被刀具的切削刃所吸收，但切削液中包含的水份可以解決這一問題敞嗡，它可確保從切削界面吸收和帶走熱量颁糟。水具有較高的比熱，可以比油更迅速地吸收和釋放熱量喉悴。因此棱貌，在加工鈦合金時玖媚，許多零件制造商可能會選用合成切削液。不過婚脱，Valenite仍在新開發(fā)的半合成切削液Aerotech VP中加入了較高比例（60％－70％）的油份今魔。

　　Valenite公司的戰(zhàn)略很簡單：開發(fā)的切削液應具有的足夠的潤滑性，以減少摩擦（以及由此產(chǎn)生的熱量）障贸，但切削液中也應包含可快速帶走切削熱的水份涡贱。Goetel說，“我們的目標是防止產(chǎn)生過多熱量牌骚，并盡快散熱”翎女。油對切削熱更好的控制能力可對延長刀具壽命起到輔助作用。切削熱會導致崩刃和裂紋缘荧，此類破損不僅會縮短刀具壽命酸飞，還可能導致刀具突然失效和報廢。

　　Valenite的內(nèi)部試驗顯示了這種切削液延長刀具壽命的潛力蒿榄，將Aerotech VP半合成切削液用于Ti6Al4V和Ti-5553鈦合金的切削加工時央封，可轉(zhuǎn)位刀片式銑刀和鉆頭的壽命提高了3倍之多。將該切削液用于4140鋼件的切削加工時夹昼，刀具壽命提高了50%徐渗。顯而易見，較長的刀具壽命意味著減少換刀帘达，因此減少了停機時間店麻，提高了生產(chǎn)率。

　　此外栏蝙，根據(jù)所加工的工件材料坐求，航空零件加工車間也可將Valenite切削液用于各種切削機床，包括銑床晌梨、鉆床桥嗤、車床和磨床。Goetel表示仔蝌，由于Aerotech VP切削液在各種加工中都表現(xiàn)良好泛领，一些加工車間甚至打算在磨削加工中使用全合成切削液。

　　Goedtel補充說敛惊，這種多用途的新型切削液含有十幾種不同的添加劑渊鞋，比該公司一種標準半合成切削液的添加劑種類（4－5種）要多得多。

　　相反的觀點

　　當業(yè)內(nèi)一些企業(yè)趨向于使用較少種類的金屬切削液時豆混，Cimcool切削液的經(jīng)銷商Milacron營銷公司卻有不同的考慮篓像。該公司切削液產(chǎn)品與營銷經(jīng)理Kevin Tucker表示，“老實說皿伺，我差不多持完全相反的意見员辩。許多加工車間和大型零件制造商都在尋求專用切削液盒粮，它們在加工特定工件材料或采用特定切削工藝時，有助于獲得最佳質(zhì)量的零件表面光潔度企电。當然嘶在，也有一些車間希望在全部工藝過程只用一種切削液，但對于大多數(shù)制造商來說乃筐，由于零件的生產(chǎn)成本會受到所用潤滑方式的直接影響扎趋，因此他們寧愿采用不同的切削液，以改善特定工件的加工質(zhì)量玄饶×”

　　根據(jù)Tucker的觀點，采用一種適用于多種金屬材料李腐、多種切削工藝的切削液秤凡，對于那些與切削液不完全匹配的零件，可能會以犧牲零件的成本或質(zhì)量為代價憎苦。目前丘登，還沒有一種切削液能完全適合每一種金屬材料和每一種加工工藝，根據(jù)所用金屬材料的變化叁震，切削液的性能總會有一些損失竿漂。他舉例說，加工硬質(zhì)合金或鎂合金所需要的專用切削液可能并不是切削其他金屬材料的最佳選擇窘问。

　　根據(jù)Milacron公司切削液技術主管Greg Foltz的觀點辆童，切削液的選擇在某種程度上取決于加工車間的規(guī)模。當加工規(guī)模較小時（10－30臺機床）南缓，可能希望標準化地采用一種切削液胸遇，如果今天加工鋁合金，明天又加工鋼件汉形，則需要使用可滿足全部被加工材料的切削液。不過倍阐，對于采用多種不同切削工藝概疆、加工多種材料和工件、規(guī)模較大的工廠來說峰搪，通常每種特定加工均應采用專用切削液岔冀。“如果你整天都在磨削軸承鋼概耻，那你最好采用專為該工藝而設計的切削液”使套。

　　對于希望減少所用金屬切削液種類的車間，Milacron公司推薦選用一種基于該車間最普遍或難度最大的加工工藝而開發(fā)的切削液鞠柄，不過需要注意的是确确，在將其應用于其他加工時尺夺，可能不得不接受比較差的切削效果。

　　盡管更傾向于開發(fā)專用切削液面啄，但Milacron公司仍然注意到了對可廣泛使用的通用型切削液產(chǎn)品（如Cimperial 1070）的需求舒叨。該公司也為多功能加工提供高科技人工合成切削液及植物油基切削液。例如焊蕉，Cimtech 310合成切削液是為航天制造業(yè)加工鋁合金而設計的滔测，但它對于鑄鐵和鋼件加工也有廣泛的適用性。

　　其他一些為特定加工而開發(fā)的金屬切削液也具有多種功能谊弯，如Milacron公司的Cimtech 610是為切削難加工材料（如不銹鋼罚迹、鈦合金和鈹銅合金）而設計的，一種配方用于金屬切削霍鹿，而另一種配方用于磨削加工异这。Cimtech 610可能并不適合通用加工，但適用于諸如醫(yī)療器件之類產(chǎn)品的加工（這些產(chǎn)品大多用鈦合金和不銹鋼制造）父独，可用于取代那些加工車間不愿使用的含氯切削液格缘。Cimtech 610不含極壓添加劑，但仍然具有很好的性能酬屉，甚至比含極壓添加劑的產(chǎn)品性能更好半等。它也不含氯、硫或礦物油呐萨，因此可使較小的車間減少油霧污染杀饵、清潔車間環(huán)境、改善零件表面質(zhì)量和工作性能谬擦。

　　硬質(zhì)合金刀具材料帶來的變化

　　切削加工的發(fā)展趨勢之一是刀具材料從高速鋼到硬質(zhì)合金的轉(zhuǎn)變切距，它使金屬切削液可以從油基切削液向水基切削液轉(zhuǎn)變。位于美國密爾沃基市的切削液制造商Benz Oil公司研發(fā)主管Peter Kotvis認為惨远，對于刀具制造商來說谜悟，這種切削液的變化可以帶來更好的經(jīng)濟效益，因為與磨削硬質(zhì)合金相比北秽，磨削工具鋼用的切削液要求具有更好的粘性和化學活性葡幸，成本也要高得多。加工時贺氓，切削液與工件材料發(fā)生化學反應蔚叨，生成有效切削所需要的液膜。根據(jù)在《國際摩擦學》2007年第40卷上發(fā)表的研究結(jié)果猫单，在磨削加工中议猛，為了控制摩擦，并在磨粒與工件之間留出足夠的空間以排出磨屑，需要形成1－2納米厚的液膜蟋晾。因此冻咆，磨削高速鋼的切削液需要添加更多極壓劑（EP）以增強活性，形成需要的液膜睁去。而額外購買添加劑并將其加入高速鋼切削液中會增加切削液的價格戚促。

　　然而涮饱，一個刀具制造商可能既生產(chǎn)高速鋼刀具铐炫，又生產(chǎn)硬質(zhì)合金刀具，選用哪種切削液才能加工這兩種工件材料而無需更換切削液呢二谤？若選用適合加工硬質(zhì)合金的切削液挟撑，則刀具制造商需要加入或增添一些添加劑（如含氯或含硫的碳氫化合物和酯類）伤很，以補償用于加工高速鋼時化學活性不足的問題。根據(jù)不同的工件材料嫩坷，添加劑的濃度可能會增加50％－100％肺樟。因此，加工車間可能要為僅在某些時候才需要的添加劑而支付費用逻淌，可能會認為這些不常用的添加劑過于昂貴么伯。每個車間將不得不審視其所用工件材料的組合搭配，以了解在什么情況下通用切削液會變成一種負擔而不是帶來方便卡儒。

　　多用途切削液

　　制造商也許可以找到一種金屬切削液田柔，它除了用于冷卻和潤滑刀—工界面以外，還具有多種用途骨望。找到這種切削液取決于制造商所用的工件材料和加工工藝硬爆。美國密歇根州的Tawas刀具公司自2007年春轉(zhuǎn)由Benz Oil公司作為其切削液供應商以來，在其刀具制造過程中已可用兩種切削液替代6種切削液和潤滑液擎鸠。

　　Benz Grind HP-22是一種更通用的磨削液缀磕，Tawas刀具公司將其用于13臺成形磨床和6臺工具刃磨機床上。而該公司以前在成形磨床上使用了4種切削液：主軸潤滑油劣光、傳動軸潤滑油袜蚕、磨床自身用的液壓油和磨削工件材料用的主要切削液。工藝專家Jack Thornton對數(shù)目巨大的切削液維護費用很不滿意绢涡，希望最好只使用一種產(chǎn)品疆虑。為此，Tawas刀具公司對3個不同公司生產(chǎn)的3種切削液進行了PM-45工具鋼（硬度66HRC）的成形磨削試驗（切削速度8.3sfm徽橄，磨輪轉(zhuǎn)速10000sfm），通過磨輪的兩次進給（每次磨削深度0.006″）淹佃，磨出刀具形狀遂遂。

　　Thornton設計了可導致磨削燒傷的試驗。在3種用于試驗的切削液中旁囤，只有Benz Grind HP-22不會產(chǎn)生足以導致磨削燒傷的熱量悟肉。盡管HP-22的粘度低于其他兩種試驗用切削液喝园，但仍能防止發(fā)生燒傷。HP-22在100°F（約38℃）時的粘度為105賽氏通用粘度秒（SUS）乞挥。切削液的粘度越小省瓜，冷卻性能就越好，能夠更快地帶走熱量赤巢。

　　Thornton說彤笼，在這種磨床上，切削油也用作導軌油仁热。粘度較小的切削液可能引起磨床滑架沿導軌移動時發(fā)生振動榜揖，“不過，我們正在PTG刀具刃磨機床上試驗一種低粘度切削油——Benz Grind HP-15抗蠢，它在100°F時的粘度為70SUS举哟，可以更快帶走熱量⊙该”

　　HP-22切削液還有其它一些優(yōu)點：較低的粘度可降低Tawas刀具公司使用的陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪的磨削溫度妨猩，且不會發(fā)生過燒，磨輪載荷也下降了4％秽褒。Thornton說壶硅，“切削油粘度越小，砂輪浸得越透震嫉。你確實可以看到切削油浸透了整個砂輪森瘪，從而使磨削溫度降低，產(chǎn)生的熱量減少票堵《蟛牵”此外，Tawas刀具公司的冷卻裝置的工作負荷也比以前有所減輕悴势，冷卻裝置要在把切削液送回磨床循環(huán)使用之前將其溫度降低到72°F以下补搅，當切削油粘度較低時，冷卻速度要快得多泞霹。

　　該公司用HP-22作為磨削油和導軌油舱闪，用Benz Petraspeed 5（100°F時粘度為66SUS）作為主軸潤滑油，用Benz Petraspeed 22（100°F時粘度為106SUS）作為傳動軸潤滑油俱菜，Benz HP-2105（100°F時粘度為1745SUS）作為粘性添加劑阶务。

　　HP-22不需要太多維護，而原來使用的磨削液每臺機床每個月需要更換5－10加侖重油以提高其粘度恕琅。Benz切削液的性能也更穩(wěn)定忧龙，可顯著降低油液的損耗量。改用Benz系列切削液后，Tawas刀具公司估計每年可以節(jié)省7600美元的相關費用渣雁。

　　HP-22也比以前的切削液更適合自由磨削驮肄。Tawas刀具公司已通過對3種切削液的測試認識了它們的差異。Thorton說兑蹦，“我們注意到磨床的載荷減輕了悬朱，磨輪去除工件材料也更為輕松〔蹦福”Tawas刀具公司利用其性能優(yōu)勢將切削深度增大了25%士鸥。Thornton稱，“我們尚未充分利用Benz系列切削液的全部潛能镶奉，接下來的試驗將確定最合適的切削率础淤。不過已有操作者聲稱，與此前使用的切削液相比哨苛，Benz切削液可使磨削加工時間縮短20％－25％鸽凶。”實際上建峭，縮短加工時間—提高生產(chǎn)率—增加收益是企業(yè)著眼于減少金屬切削液種類的必然結(jié)果玻侥。

　　控制切削液成本的措施

　　擔心金屬切削液價格上漲的加工車間可以尋找一些減少開支的方法。水溶性冷卻液約占美國金屬切削液市場的65％亿蒸，其中50％－80％為油基切削液凑兰，而切削油的價格在過去12個月里上漲了一倍多。

　　加工車間可以采用最小量潤滑（MQL）方式來替代澆注冷卻方式边锁，從而大大減少冷卻液的消耗姑食。切削液生產(chǎn)商ITW ROCOL北美公司的研發(fā)化學家Lee Hitchcock表示，以前每小時使用幾百加侖冷卻液的加工車間可將用量削減到每班（8小時）2－3盎司乾哆。雖然車間需要購買MQL設備并安裝在機床上道竖，還需要對操作工人進行設備使用培訓，但通常只需幾個月時間即可收回投資翩愧。

　　如果不能采用MQL汰浊，加工車間還可以通過選用半合成或合成切削液（分別含有少量油份或不含油份）來控制切削液的開支，因為此類切削液不會受到油價高漲的直接影響坑箭。Fuhr指出丐作，目前可以看到向半合成切削液轉(zhuǎn)變的明顯趨勢，2007年弹臂，對ITW ROCOL公司半合成切削液產(chǎn)品的市場需求增長了10％秒聪。Hitchcock補充說，該公司的許多用戶在磨削加工時也采用合成切削液梨伸。然而簸隅，他也指出犀挠，切削油具有防止腐蝕的作用，而有些行業(yè)（如航空制造業(yè)和核工業(yè)）無法承受零件被腐蝕的風險撰钥。此外，油份較少也會降低切削液的潤滑性能腥椒，從而使刀具加工更為困難阿宅。

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