1                                                    切削液技術(shù)的發(fā)展趨勢

眾所周知庇启，切削液具有潤滑夫啊、冷卻顿肺、清洗及防銹等作用遮晚，對提高切削加工質(zhì)量和效率击孩、減少刀具磨損等均有顯著效果。近十多年來鹏漆，我國的切削液技術(shù)發(fā)展很快，切削液新品種不斷出現(xiàn)创泄，性能也不斷改進(jìn)和完善艺玲，特別是20世紀(jì)70年代末生產(chǎn)的水基合成切削液和近幾年發(fā)展起來的半合成切削液(微乳化切削液)在生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用，為機(jī)械加工向節(jié)能鞠抑、減少環(huán)境污染饭聚、降低工業(yè)生產(chǎn)成本方向發(fā)展開辟了新路徑。歸納起來搁拙，切削液技術(shù)主要有以下特點(diǎn):

1.     最小潤滑技術(shù)

干式切削加工是不采用任何切削液的加工秒梳，它可以從根本上消除傳統(tǒng)濕式加工易污染環(huán)境的弊端，是切削技術(shù)的一場深刻革命箕速。由于干式切削符合當(dāng)今發(fā)展綠色制造技術(shù)的要求酪碘，因而是一種非常有前途的切削新技術(shù)熏萎。但干式切削具有溫度高、切削力大等特點(diǎn)解夜，又出現(xiàn)了一系列濕式加工中沒有的問題吃会。目前，干式切削技術(shù)還很不成熟李狼，其應(yīng)用范圍也很有限炊办。而傳統(tǒng)的濕式切削又有諸多不足。因此有人提出了準(zhǔn)干式切削加工技術(shù)榆模。準(zhǔn)干式切削是一種介于濕式切削和純粹干式切削之間的切削方式何哎，又稱為最小潤滑技術(shù)。準(zhǔn)干式切削采用噴霧冷卻方式积辞，它用極少的切削液而起到較好的冷卻和潤滑作用拳笨。

2.                             液氮冷卻技術(shù)

利用液氮進(jìn)行低溫(超低溫)切削加工，就是利用液氮使工件侮夸、刀具或切削區(qū)處于低溫冷卻狀態(tài)進(jìn)行切削加工的方法茶壹。氮?dú)馐谴髿庵泻孔疃嗟某煞郑旱鳛橹蒲豕I(yè)的副產(chǎn)品揍庄，來源十分廣闊咆蒿。使用液氮作為切削液，應(yīng)用后直接揮發(fā)成氣體返回到大氣中蚂子，沒有任何污染物沃测，從環(huán)保方面看，是一種有前途的切削掖替代品食茎。

液氮冷卻有直接和間接兩種應(yīng)用方法蒂破。

• 直接應(yīng)用。 即將液氮作為切削液直接噴射到切削區(qū)别渔。一般來說附迷，由于刀具磨損嚴(yán)重，金剛石刀具不能用來加工黑色金屬哎媚。而美國一學(xué)者采用液氮冷卻系統(tǒng)對不銹鋼用金剛石刀具進(jìn)行車削加工喇伯，由于低溫抑制了碳原子的擴(kuò)散和石墨化，大大減少了刀具磨損拨与，并取得了極好的加工質(zhì)量稻据，其表面粗糙度達(dá)到Ra25μm。磨削加工時(shí)會(huì)因磨削區(qū)高溫常常對工件表面造成熱損傷买喧，如燒傷霉枢、微裂紋等，為有效解決這些問題榔屈，印度工學(xué)院S.Paul用液氮超低溫冷卻磨削五種常用鋼材斑宴，結(jié)果表明：正確合理地使用液氮冷卻烙损，可有效控制磨削區(qū)溫度，使磨削溫度保持在材料發(fā)生相變溫度之下而不發(fā)生磨削燒傷;并且在材料塑性增大和較大進(jìn)給量情況下桐赠，這種效果更加顯著穆垦。對于非金屬材料和復(fù)合材料的液氮冷卻切削加工,國外也開展了廣泛研究。如FRP(Fiberglass Reinforced Plastics)是一種高強(qiáng)度/重量比涌粱、耐疲勞的復(fù)合材料辱郑，用傳統(tǒng)切削方法加工非常困難，因而限制了這種材料的使用侵选。新西蘭學(xué)者對其進(jìn)行超低溫冷卻加工糟糊，使用液氮不間斷冷卻(0.4-0.5 L/min)，極大地改善了這種材料的切削加工性盐儿，不但獲得了滿意的加工表面質(zhì)量讳臣，還在很大程度上延長了刀具壽命。采用低溫切削熱固性塑料稠鼻、合成樹脂冈止、石墨、橡膠和玻璃纖維等材料時(shí)也均顯示出良好的切削性能候齿。
• 間接利用熙暴。 主要是刀具冷卻法，即在加工中不斷地冷卻刀具慌盯，使切削熱快速從刀具上周霉、特別是刀尖處被帶走，刀尖始終保持在低溫狀態(tài)下工作亚皂。美國林肯大學(xué)的學(xué)者利用一種配備新型冷卻系統(tǒng)的PCBN刀具進(jìn)行了試驗(yàn)研究俱箱。這種刀具是在車刀上部的方盒內(nèi)儲(chǔ)存液氮，由進(jìn)口輸人灭必，從出口流出狞谱。試驗(yàn)表明，使用液氮冷卻時(shí)禁漓，車刀壽命延長to倍芋簿，磨損降低1/4，并可獲得較低的表面粗糙度穴眨。

還有一種特殊的間接利用方法為噴氣冷卻。日本一些學(xué)者研制出噴氣冷卻系統(tǒng)乓记。該系統(tǒng)使用的冷卻氣體是由液氮在熱交換器中冷卻過的料悟，其溫度低于—50℃冷卻氣體直接噴射于磨削點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)锌筝，磨削后工件材料的殘余壓應(yīng)力比使用磨削液磨削時(shí)要大墙弛，殘余壓應(yīng)力的分布區(qū)域也變寬了捏表。

而殘余壓應(yīng)力可提高零件的抗疲勞壽命，這對一些零件降井，如飛機(jī)零件等十分重要镊迟。采用固體潤滑劑處理過的CBN砂輪，或加工中添加極少量(101向的超精植物油隘吆，可在加工中起到較好的潤滑作用箭溜。

由此可見，在有關(guān)環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)格晕石、切削液使用和處理費(fèi)用日益升高的情況下桦陨，液氮有可能在一定范圍內(nèi)成為切削液的替代品。

o                                                        集中冷卻潤滑系統(tǒng)

o                                集中冷卻潤滑系統(tǒng)是把多臺(tái)機(jī)械加工設(shè)備各自獨(dú)立的冷卻潤滑裝置合并為一個(gè)冷卻潤滑系統(tǒng)据途。這種系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是:(1)延長切削液的使用壽命;(2)易于實(shí)現(xiàn)對切削液性能指標(biāo)的自動(dòng)控制绞愚，確保切削液質(zhì)量;(3)廢液量較少且便于集中處理，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境颖医，(4)便于維護(hù)位衩、保養(yǎng)和管理;(5)便于切屑運(yùn)輸和進(jìn)行集中處理等等。

o                                                        實(shí)現(xiàn)切削液質(zhì)量管理自動(dòng)化

o                                保證切削液長期穩(wěn)定地滿足各種質(zhì)量要求和充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益熔萧，關(guān)鍵在于嚴(yán)格而科學(xué)的日常管理糖驴。隨著機(jī)械加工自動(dòng)化程度的不斷提高和無人化工廠(車間)的出現(xiàn)，在冷卻潤滑系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對切削液的自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制已勢在必行哪痰。這種檢測和控制系統(tǒng)可自動(dòng)檢測和控制切削液的工作溫度遂赠、使用濃度、PH值晌杰、微生物數(shù)量和氣味等跷睦，并可對切削液的失效進(jìn)行預(yù)報(bào)。

o                                                        高性能肋演、長壽命抑诸、低污染切削液及其廢液處理技術(shù)

o                                隨著機(jī)械工業(yè)整體技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床切削速度更快状萤，切削負(fù)荷更大玷仗，切削溫度更高，同時(shí)不斷有新工藝出現(xiàn)來適應(yīng)新材料的加工撒肉，這都需要新型的高性能切削液滿足加工要求;同時(shí)根據(jù)勞動(dòng)衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)的要求仅犬，切削液中應(yīng)盡量不含有危害人體健康和生態(tài)環(huán)境的物質(zhì)。近年來我國進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床实腹、加工中心等先進(jìn)設(shè)備越來越多案哄，其使用的切削液若從國外進(jìn)口，運(yùn)輸不便滥诀，成本很高沐亏，因此灌大，研制高性能切削液以替代進(jìn)口產(chǎn)品已是當(dāng)務(wù)之急。在我國耸挟，水基切削液使用范圍越來越廣死唇，且已開始從乳化液向性能好、壽命長的合成切削液卿捎、微乳化液過渡配紫。在發(fā)達(dá)國家，微乳化液已普遍使用娇澎，正大力研制環(huán)保型切削液笨蚁。

研制長壽命切削液，研究延長切削液使用壽命的方法趟庄，從而減少切削液廢液排放量;研究更有效和更經(jīng)濟(jì)的廢液處理方法括细，減少有害污染物在環(huán)境中的積累，是國內(nèi)外切削液研究的一個(gè)重要內(nèi)容戚啥。

2 切削液添加劑

切削液性能的優(yōu)劣奋单、廢液處理的難易、對操作者的危害和對環(huán)境的污染程度均取決于這些添加劑的種類及性能猫十。作為未來的切削液添加劑览濒，必須性能優(yōu)良，對人體和環(huán)境無害拖云。大量的應(yīng)用實(shí)踐表明贷笛，在使用中應(yīng)嚴(yán)加限制的添加劑有以下幾類:亞硝酸鹽及類似的化合物、磷酸鹽類化合物宙项、氯化合物石被、甲醛及類似的化合物。提高切削液質(zhì)量的有效途徑是研究開發(fā)新型高效無毒添加劑定岳。這一點(diǎn)已引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注低吠，而且做了不少工作，研制出了一些新型的添加劑:

§                                 硼酸酷類添加劑

硼酸醋是一種多功能環(huán)保型添加劑池膜。①硼酸醋的油膜強(qiáng)度高非淹，摩擦系數(shù)低，具有優(yōu)良的減摩抗磨性能;②具有良好的防銹性能;③具有抗菌和殺菌功能盘称，且無毒害作用川周讯。

§                                                                                 鉬酸鹽系緩蝕劑

鉬酸鹽是陽性緩蝕劑，添加到切削液中能在金屬表面生成Fe-MoO₄-Fe₂O₃鈍化膜兔阿，可 獲得良好的緩蝕效果浅仑。通常認(rèn)為，鑰酸鹽作為防銹劑是無毒的，也不污染環(huán)境屿扮，但它價(jià)格昂貴，影響了使用的廣泛性我衬。為了推廣應(yīng)用叹放，人們研究了鑰酸鹽和其它有機(jī)、無機(jī)緩蝕劑配伍使用時(shí)的協(xié)同效應(yīng)挠羔。

§                                                                                 新型防腐殺菌劑

切削液本身具有微生物和菌類滋生繁衍的條件井仰，容易腐敗變質(zhì)。防腐殺菌劑的作用在于抑制細(xì)菌和霉菌的滋生破加，殺滅液體中已存在的細(xì)菌俱恶，藉以延長切削液的使用壽命。近年來范舀，由于環(huán)境保護(hù)法規(guī)的頒布和施行合是，許多國家都在限制使用有毒的防腐殺菌劑，研究開發(fā)新型防腐殺菌劑锭环。據(jù)日本專利介紹聪全，選用油酸、硬脂酸等梭酸制取的銅鹽辅辩，具有1年以上的抗腐敗能力缠染。

據(jù)美國資料介紹支赖，檸檬酸銅也具有較好的抗菌效果，添加量為300PPM。美國Mobil化學(xué)公司研制出一種名叫MobilmentAquaRho的乳化油融辈，添加了含磷、氮和硼的合成物卸矾，乳化液的使用壽命達(dá)4個(gè)月以上孝揉。

3 結(jié)語

近年來，國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)都放在無切削液的切削加工工藝上凑溜，但對多數(shù)材料和加工種類而言犯舆，全面取代濕式切削和濕式磨削即使可能，也很遙遠(yuǎn)柔些。今后在很長一段時(shí)間內(nèi)我們無法回避使用切削液這一現(xiàn)實(shí)壮僵。解決機(jī)械制造過程的潔凈化問題應(yīng)該雙管齊下，即在研究無切削液技術(shù)的同時(shí)欺枚，重視切削液自身的改造和創(chuàng)新清腌，使干式加工和濕式加工兩者優(yōu)勢互補(bǔ)。因此竖习，我們提出“從切削液本身的環(huán)境無害化做起帆摊，同時(shí)開發(fā)無切削液加工新技術(shù)”的研究方針。研究工作的重點(diǎn)應(yīng)該放在以下幾個(gè)方面：

1.           開發(fā)對人和環(huán)境完全無害的綠色切削液;

2.     優(yōu)化供液方法和供液參數(shù)，減少切削液消耗量;

3.     研究科學(xué)的切削液使用管理技術(shù)仿贬，盡量延長其使用壽命減少廢液排放;

4.     研究切削液廢錐的回收利用和無害化處理技術(shù);

5.     研究考慮環(huán)境影響的切削液的綜合評價(jià)方法纽竣，為企業(yè)正確選擇切削液提供技術(shù)支持;

6.     研究各種無切削液的加工方法，尤其是干式切削工藝茧泪。研究切削刀具蜓氨、工件和機(jī)床的最佳工藝參數(shù)，擴(kuò)大干式切削工藝的應(yīng)用范圍队伟。

7.     研究開發(fā)新型高效無毒添加劑穴吹。

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