在機械行業(yè)中苗隔，金屬切削液(以下簡稱切削液)被廣泛應用于各種切削加工中分瘾，如車削鹿驼、銑削该互、鉆削米者、磨削、切齒和切螺紋等宇智。合理使用切削液能有效地減小切削力蔓搞、降低切削溫度、減小加工系統(tǒng)熱變形随橘、延長刀具使用壽命和改善加工表面質量败明。此外，使用高性能切削液也是改善某些難加工材料切削加工性的一項重要措施沉沾。

國際標準化組織(ISO)將金屬加工液歸于潤滑劑產(chǎn)品讼狗，并于1986年制定了用于金屬加工潤滑劑(系列M) ISO6743/7。該標準將金屬加工潤滑劑分為兩大類革辖，即以強調潤滑性為主的加工類型和以強調冷卻性為主的加工類型硝闸。我國于1989年等效采用ISO標準ISO6743/7，制定了國家標準GB/T7631.5-1989。

近幾年來硼挡，切削液生產(chǎn)發(fā)展很快恤朝，新產(chǎn)品不斷推出，種類越來越齊全版绢，功能也越來越細化棕虫，針對不同的加工方式，都有相應的切削液與之對應玄冬。據(jù)不完全統(tǒng)計第哲，我國目前金屬潤滑劑的市場年總需求量約為25萬t，按照加工和用途的不同類型來劃分颜懊，各自所占的比例如表1所示财岔。而其中切削加工液要占到加工潤滑劑總消耗量的38%。從切削加工液的品牌來看河爹，國產(chǎn)品牌往往靠較低價格來爭取市場匠璧，成本的壓縮導致產(chǎn)品質量下降而得不到市場認可。目前占據(jù)市場份額前列的大都來自國外公司的一些知名品牌咸这。所以夷恍，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)切削液品牌是擺在我們面前的一項重要任務。

1 切削液的作用

金屬切削液在機械去除加工中的主要作用是冷卻媳维、潤滑酿雪、清洗和防銹。由于液體的對流和汽化可以降低刀具和工件的表面溫度侨艾，從而防止了工件表面的燒傷和形變。此外拓挥，切削液應具有抗泡沫性唠梨、抗霉菌變質性，做到排放不污染環(huán)境侥啤，不傷害人體和使用經(jīng)濟性等要求当叭。為此，在切削液中常需加入一些特殊添加劑弦蜀，如油性劑(可吸附在工件表面上形成油膜)室午、極壓劑(在高溫高壓下能形成牢固的化學膜，起減摩栋负、防粘結作用)孔菱、防銹劑(防止金屬銹蝕)、消泡劑(防止切削液在噴淋時產(chǎn)生泡沫)倒忌、抗氧化劑(防止切削油在高溫高壓下氧化)撕星、表面活性劑等。添加劑是金屬切削液工藝技術中的核心要素，優(yōu)良的添加劑配方已成為切削液生產(chǎn)企業(yè)提高自身品牌市場競爭力的必要條件唧窄。

2 切削液的種類

按形態(tài)來分勇斜，有：液體切削液和固體潤滑劑兩種。

生產(chǎn)中常用的液體切削液有：以潤滑為主的油基切削液和以冷卻為主的水基切削液兩大類究惨。

2.1 油基切削液

油基切削液又稱切削油树家，其基本成分是基礎油(礦物油或合成油)。使用時不需要稀釋治拿，直接使用原液摩泪。根據(jù)加工方式、刀具材料忍啤、工件材料和加工要求的不同加勤，可在基礎油中適量加人各種添加劑，如油性劑同波、極壓劑(如氯鳄梅、硫、磷等)未檩、防腐蝕劑戴尸、抗氧化劑等，配制成性能各異的油基切削液冤狡。

油基切削液按照基礎油和添加劑的不同孙蒙，大致可分為純礦物油(如L-ANS～L-AN32牌號的全損耗系統(tǒng)用油，即機械油悲雳、或煤油和輕柴油等)挎峦、純合成油(其基礎油由合成脂、聚α烯烴俊瞬、聚醚危葵、聚二醇等組成)、活性極壓切削油(如硫化油)兑蹈、非活性極壓切削油(如含氯蠢缚、磷等添加劑切削油)和減摩切削油。

用礦物油作基礎油的切削油具有潤滑性能優(yōu)良污祭、防銹性能好的優(yōu)點锐校，故使用最多；但因礦物油在高速加工時易產(chǎn)生煙霧和易燃燒慨蜒，生物降解性差矮按，污染水和土壤，有損操作者健康歉羹。因此痊缎，以礦物油為主的切削油發(fā)展趨勢：一是礦物油逐漸被生物可降解的果嗜、不含芳香烴的聚烯烴合成類物質所替代；二是逐漸被水基切削液所替代石勋，以節(jié)省能源补颗。

2.2 水基切削液

水基切削液是目前應用最多的切削液，其產(chǎn)品約占到切削液市場總份額的百分之七十缓待。

水基切削液需要用水稀釋后加以使用蚓耽，根據(jù)稀釋后的狀態(tài)可分為乳化切削液、微乳化切削液和合成切削液旋炒。

乳化切削液(以下簡稱乳化液)

乳化液是用礦物油步悠、乳化劑(如石油磺酸鈉，磺化蓖麻油等)及添加劑預先配制好的乳化油(稱為原液)加水稀釋而成的乳狀液體瘫镇。因為油不溶于水鼎兽，為了使兩者混合，所以必須加入乳化劑铣除。乳化劑是一種表面活性劑谚咬，它的分子是由極性基團和非極性基團兩部分組成。前者親水尚粘，可溶于水择卦；后者親油，可溶于油郎嫁。把油在水中攪拌成細粒時秉继，乳化劑分子能定向地排列吸附在油水兩界面上，把油和水連接起來源相，使分離的細粒不再因凝聚而浮游在水中折司，成為浮濁液。乳化液中含乳化油少下乱，即濃度低的(如濃度為3%～5%) 耿把，冷卻和清洗作用好，適于粗加工和磨削圈咬；濃度高的(如濃度為10%～20%)潤滑作用好淡窘，適于精加工(如拉削和鉸孔等)辞仇。為了進一步提高乳化液的潤滑性能鹏汁，還可加入一定量的氯、硫板拂、磷等極壓添加劑磕艺，配制成極壓乳化液。

合成切削液

合成切削液原液一般不含油嬉竞，故潤滑性相對差些光叉，但可節(jié)省能源厉斟，利于環(huán)保，它可以與水互溶强衡，配置后的切削液多為透明擦秽，可見性好，使用壽命長漩勤，特別適合在數(shù)控機床和加工中心等高效設備上使用感挥。例如，我國積架石油化工有限公司開發(fā)的環(huán)保型全合成金屬加工液與英國比爾(Korniche)公司推出的SCF600和SCF900全合成磨削液就屬于這一類產(chǎn)品越败，適用于黑色與有色金屬的一般機械加工和磨削加工触幼。

微乳化切削液(以下簡稱微乳化液)

微乳化液原液中含油量(即油性添加劑含量)較小，而表面活性劑究飞、防銹劑含量較大置谦，加水配制后呈半透明微乳狀，其外觀和性能介于乳化液和合成切削液兩者之間亿傅。它兼具乳化液與合成切削液兩者的優(yōu)點媒峡，又彌補了兩者的不足，是近十年來發(fā)展較快袱蜡，應用日益廣泛的一種水基切削液丝蹭。目前國外一些著名公司推出的水基切削液產(chǎn)品，如英國比爾公司開發(fā)的SCF Universal綠色金屬加工液與德國奎克化學(中國)公司推出的QUAKERCOOL 370 KLG合成醋專利切削液都屬于這一類產(chǎn)品吞瘸。QuAKERcooL 370 KLG中的合成醋是由脂肪酸和醇類反應生成的化合物蝌购，具有極好的潤滑性，與水混合后可形成微乳液械与，并且在金屬加工環(huán)境中較難降解铅阎，確保刀具與切屑、以及刀具與工件接觸區(qū)界面上能保持良好的液體潤滑梅柑、邊界潤滑和極壓(EP)潤滑的條件歌饺，尤其適用于在鋁合金、欽合金及鉻脯牛、鎳愤凭、鐵合金等難加工材料的加工場合下使用。

2.3 固體潤滑劑

固體潤滑劑中使用較多的是二硫化鉬(MoS2) , 它是一種良好的環(huán)保型潤滑劑仪彪。由MoS2形成的潤滑膜具有很小的摩擦系數(shù)(0.05～0.09)原俘、高的熔點(1185℃)、很高的抗壓性能(3.1GPa)蒲坐。切削時可將MoS2涂刷在刀具表面或工件表面上竿刁，也可添加在切削油中。在高溫搪缨、高壓情況下食拜，它仍能保持很好的潤滑性和耐磨性鸵熟。此外，使用MoS2潤滑劑還能防止粘結和抑制積屑瘤產(chǎn)生负甸，延長刀具壽命和減小表面粗糙度流强。MoS2潤滑劑已成功地用于鏜鉸、深孔呻待、攻絲和拉孔等加工中煮盼。例如，采用一種(Ti, Al)N+MoS2軟涂層的硬質合金鉆頭[即先在鉆頭上用(Ti, Al) N進行硬質涂層带污，然后再在其上涂刷MoS2軟涂層]干鉆削灰鑄鐵發(fā)動機缸體上深孔僵控，刀具壽命高達160Omin，而只涂TIN或TiCN涂層的鉆頭鱼冀，其壽命分別為19.6min和44min报破。

3 切削液的選用

切削液的效果除了取決于切削液本身各種性能外，還取決于加工要求柔睡、工件材料烘梭、刀具材料和加工方式等因素，應綜合考慮棺莱，合理選擇和正確使用螺子。

要根據(jù)加工要求來選用

粗加工時，切削用量較大陕券，產(chǎn)生大量的切削熱偏笋，為了降低切削溫度，這時應選用冷卻性能好的水基切削液欧舒。精加工時莱艺，要求工件獲得最佳的表面質量和較小的表面粗糙度值，故應采用切削油阐拭。

要與不同的加工方式相對應

在當代機械加工中榄集，切削方式多種多樣。例如車削、銑削和鉆孔，通常要求高效率加工闺魏，故應選用水基切削液；而拉削和切齒時蹂随，須用價格較貴的復雜刀具加工，為保證加工質量及刀具有較長的使用壽命，故最好選用油基切削液。隨著加工分類越來越細媳搪。切削液也有非標準化的發(fā)展趨勢铭段。不同切削方式都有不同品牌切削液對應骤宣。例如秦爆，針對高速磨削，德國歐海(OEL-HELD) 公司研發(fā)出了專用的高性能磨削油憔披，由于其組成結構為純烷烴等限，具有優(yōu)異的抗剪切能力和抗老化穩(wěn)定性，非常適合于高速磨削加工芬膝，從而改變了以往用通用切削液代替磨削油的加工方式望门。

要根據(jù)工件和刀具不同的材質來選用

不同材質的刀具和工件，其耐高溫性锰霜、可切削性筹误、硬度等各自相異，此時要分別選用不同的切削液谊某。例如坷顽，加工齒輪一類硬度較低的工件，就要采用粘度較高的切削液订岗，以防止齒輪表面產(chǎn)生劃痕喇喂；而切削不銹鋼一類難加工材料，宜選用極壓切削油或極壓乳化液囊骆。又如雪奠，用立方氮化硼(CBN)超硬刀具切削淬硬鋼等一類高硬度材料時，雖然cBN 能承受1250～1350℃的切削溫度筏匪，但在1000℃左右高溫下踪启，CBN會同水蒸氣及空氣中的氧起反應，生成氨和硼酸慢俄，這種化學反應稱為水解作用绩寂，會加速刀具磨損。因此用CBN刀具濕式切削時烤脾，須用帶極壓添加劑的水基切削液或極壓切削油佃戈，以減弱水解作用。

要參照機床本身特性來選用

對一些高效貴重設備匾委，從維護保養(yǎng)角度考慮拖叙，應選用理化性能穩(wěn)定的油基切削液加工，以防止金屬件腐蝕赂乐、生銹薯鳍、運動零部件活動部分發(fā)生障礙等“ご耄可是對一些開放式的機床一般不宜使用油基切削液挖滤，以免切削油大量揮發(fā)而耗散。

要性能與價格兩者兼顧

針對具體加工條件應選擇性能與價格比最高的切削液浅役。

此外斩松，所選用的切削液還要求不能對操作工人的健康及環(huán)保帶來負面影響伶唯。目前由于全球環(huán)境意識的增強及環(huán)境保護立法的要求日益嚴格，市場對切削液綠色環(huán)保性能的要求越來越高惧盹。所以乳幸，一些生物降解性好的油基切削液受到了人們的青睞。例如钧椰，好富頓公司的Hocut TR2000系列產(chǎn)品就是這樣一款采用易生物降解植物油精制而成的兩相(油相和水相)控制的環(huán)保型切削液粹断。而用鎢酸鹽、鑰酸鹽代替水基切削液中的具有毒性的防銹添加劑方法業(yè)已在生產(chǎn)中推廣刻吵。

4 切削液的使用方法及其改進

4.1 供液方法及其改進

目前生產(chǎn)中常用的切削液供液方法有澆注法和內冷卻法兩種恼孩。前者是利用齒輪泵或低壓泵(0.1～0.2MPa)通過管道和噴咀將切削液直接澆注到刀具前刀面與切屑以及刀具后刀面與工件接觸區(qū)的界面上。此法最為簡單苦突，但供液效果差惰渐，且切削液消耗量大，一般為5～20L/min 膊争。內冷卻法多用于油孔鉆校社、深孔鉆、噴吸鉆渣碌、套料刀和單刃鍵鉸刀等孔加工刀具上欠怕，需在刀體內作出供液孔，然后將高壓(1～10MPa)饰样、高速的切削液流引入刀體內部潘所，射向切削表面，此法的供液效果好菲瓶，但需有一套專門的切削液供給系統(tǒng)怠褐，使用受到局限。

現(xiàn)在的研究表明您宪，切削液采用近乎干式切削的“汽束”噴霧冷卻法最為有效奈懒，而且切削液消耗少，加工成本低宪巨。

4.2 供液裝置及其改進

目前生產(chǎn)中大多采用單機設備各自獨立的切削液供給裝置磷杏，它存在著切削液的維護、管理不方便捏卓，質量不易控制极祸，廢液排放量大等缺點。而在發(fā)達國家現(xiàn)已將切削液采用集中供給的方式怠晴。所謂集中供給就是將多臺濕式加工的遥金、相同切削方式和材料的、每臺機床上各自獨立的切削液供給裝置，合并為一個供給系統(tǒng)稿械，如圖2所示选泻。

集中供液由于采用了大循環(huán)、大流量鲁其、大行程液體回流，所以切削液的熱量散發(fā)快耻覆，供液系統(tǒng)溫度低耐浙，并且在周末和節(jié)假日等停工期間還設有內循環(huán)(見圖2中C回路)，使大流量的切削液能不間斷地流動营慷，有效地控制了細菌的生長慢荧，同時也易于對切削液的性能指標(如pH酸堿值、濃度以及泡沫等)實現(xiàn)自動控制朽慕，確保切削液的質量松奖。此外，集中供液也便于污液的集中凈化處理盹挑，保護生態(tài)環(huán)境赃慰。我國上海大眾汽車有限公司發(fā)動機廠對切削液采用集中供液后，使切削液的平均壽命比單機分散供液時提高了2.5倍假刘，取得了顯著的經(jīng)濟效益纪尊。但集中供液一次性投入的成本較高。

4.3 切削液凈化處理

過去人們認為判哥，只有在精密加工献雅，例如滾壓和研磨時，才須使用經(jīng)過精細過濾凈化的切削液塌计，但近幾年來研究表明挺身，如將切削液中的雜質(如碎屑、砂輪粉末等)從40μm降低到10μm锌仅，刀具壽命可延長1～3倍章钾。因此，目前的研究認為热芹，無論是精密加工伍玖，還是在鉆削、擴孔剿吻、鉸孔和幢孔等普通加工中窍箍，為了提高刀具壽命和可靠性，改善零件加工質量丽旅，均應使用凈化切削液椰棘。此外，清潔的切削液還可防止微生物的生長。

切削液的凈化處理就是將它在工作中帶入的碎屑丰倾、砂輪粉末等雜質及時去除助苫。常用的凈化方法有過濾法和分離法。過濾法是使用多孔材料齿雕，如銅絲網(wǎng)条馍、布質網(wǎng)、泡沫塑料等制成過濾器赂相，以除去在工作時切削液產(chǎn)生的雜質寓鳄；分離法是應用重力沉淀、慣性分離晋挑、磁性分離等裝置跛孕，除去在工作時切削液產(chǎn)生的雜質。實際生產(chǎn)中常將幾種方法綜合使用肄寻。圖3所示就是綜合應用上述幾種方法的一種切削液多級過濾凈化裝置舟鲁，它不僅制造簡單，結構緊湊串锁，并且過濾效果好坡沿，能保證切削液有較高的清潔度。

工作時钾埂，液壓泵6將切削液從貯液箱7內抽出并壓入到第一級旋渦分離器5內扎狱，使切削液中10～25μm的雜質被分離出來，然后充滿整個密封箱4并使箱內產(chǎn)生高壓勃教。當壓力達到一定值后淤击，切削液被壓入到第二級旋渦分離器2內，進行精濾凈化處理故源，同時使5～10μm的細小微粉分離出來污抬，便可引向機床工作區(qū)使用。而使用過的含雜質較多的切削液绳军，以及從旋渦分離器2和5中產(chǎn)生的沉淀物則通過回收器12的錐體流入到過濾箱11內印机。經(jīng)過磁性分離處理，將其中含有切屑的雜質進行初步處理门驾，然后再流回到貯液箱7內繼續(xù)使用射赛。使用中，如需暫時切斷切削液的供給(例如要更換加工零件)奶是，只要關閉控制閥1, 切削液就會通過溢流閥3而流回到貯液箱7內楣责，使整個過濾凈化系統(tǒng)不中斷工作。

據(jù)報道宋泊，俄羅斯研制出了一種利用轉子一定子系統(tǒng)作為基礎的切削液凈化處理裝置(俄羅斯專利發(fā)明號No1503895) 玻温，其原理是根據(jù)流動的切削液在通過變截面的孔時具有較大壓力降和速度梯度聲空現(xiàn)象，能獲得高度彌散細小的切削液，切削液的微良侗眨可破碎成0.8～1.2μm悲碰。據(jù)稱，這是目前凈化切削液最有效的一種裝置本洁。

4.4 切削液的廢液處理

切削液的廢液是重要污染源泻磅，因此如何處理切削液的廢液是涉及環(huán)保和保護人類生存環(huán)境重要問題。對于水基切削液的廢液處理有：物理處理搔片、化學處理煞松、生物處理和燃燒處理幾種方法。美國等工業(yè)發(fā)達國家開發(fā)了先進的切削液生物降解處理技術云卤，并已在工業(yè)界廣泛應用备则。今后的任務是大力研究和推廣切削液廢液處理新工藝碳扯、新技術城也，以確保排放的廢液對環(huán)境無污染。

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