切削液的發(fā)展前景

1、切削液的進(jìn)展前景大 中 小日期: 2022-05-11 來源: 中國刀具商務(wù)網(wǎng)核心提示：切削加工設(shè)備、加工刀具和加工材料等因素，對切削液產(chǎn)品的影響越來越大； 切削加工設(shè)備的運(yùn)行速度越來越快，引起了刀具加工溫度的上升和切削液潤滑速度的增加； 為了滿足較高切削速度的需求，刀具制造商推出了帶有涂層的刀具切削加工設(shè)備、加工刀具和加工材料等因素，對切削液產(chǎn)品的影響越來越大；切削加工設(shè)備的運(yùn)行速度越來越快，引起了刀具加工溫度的上升和切削液潤滑速度的增加；為了滿足較高切削速度的需求，刀具制造商推出了帶有涂層的刀具，這種刀具外表被涂上了一層薄的金剛石膜或氮化鈦合金涂層，這種涂層刀具可以在更高的加工溫度下使用，

2、具有更佳的耐磨性、熱穩(wěn)定性和抗化學(xué)性，可以供給零部件更好的外表光滑度；而且各種具有極高硬度的金屬材料也得以承受，加工成各種產(chǎn)品等等，這些因素對切削液市場的影響都會持續(xù)存在并且不斷加強(qiáng)，今后的切削液市場將何去何從？面對市場競爭的壓力，各大企業(yè)又該如何在行業(yè)中立于不敗之地？在技術(shù)無可挑剔的行業(yè)前沿，企業(yè)又該如何推陳出？在品牌林立的終端市場，消費(fèi)者又該如何進(jìn)展選擇？ONE 無菌概念切削液之技術(shù)論切削液技術(shù)的創(chuàng)始終是潤滑行業(yè)的一大課題，盡管效果顯著，但是針對于“永無頂峰” 的技術(shù)而言，各大企業(yè)以及技術(shù)人員還需要付出更大的努力。隨著時代的進(jìn)步以及行業(yè)的進(jìn) 展，切削液在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域中越來越留意“概念”式的

3、創(chuàng)，比方環(huán)保概念型、節(jié)能概念型等等在金屬加工領(lǐng)域，切削液的使用問題，始終是困擾使用者的難題。傳統(tǒng)切削液的優(yōu)缺點(diǎn)：目前，切削潤滑介質(zhì)一般分為兩種水基潤滑介質(zhì)切削液和油基潤滑介質(zhì)切削油。切削液與切削油相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：更好的冷卻力量；消退煙霧或火災(zāi)隱患；操作可見性好；本錢低，易清洗，廢物處理本錢低。然而，由于各種因素的影響，目前切削液在使用過程中常消滅以下問題：1、細(xì)菌滋生。水、工件、空氣和灰塵都有可能將細(xì)菌帶入到切削液中，滋生細(xì)菌。細(xì)菌生殖會消耗乳化劑、使油相析出，濃度下降，潤滑性能也隨之下降；親氧菌會呼出 CO2 使 PH 值下降，防銹性能下降，同時也進(jìn)一步促進(jìn)了細(xì)菌的生殖。細(xì)菌滋生不僅使切

4、削液失效，而且對環(huán)境造成不良的影響，如難聞氣味。雖然目前還沒有證據(jù)說明細(xì)菌和皮炎等職業(yè)病癥有必定聯(lián)系，但有充分證據(jù)證明，為把握細(xì)菌生長而使用的殺菌劑對人類安康有不良的影響。2、性能不夠穩(wěn)定。水的潤滑力量缺乏并易生銹，為此，必需添加各種添加劑，列如各 種油性劑、極壓添加劑和防銹劑等，組分相當(dāng)簡單，較好一些的冷卻液的組分大致有 20 個左右，在溶液中形成了簡單的化學(xué)平衡，對工業(yè)化大生產(chǎn)過程，這種平衡能維持的時間很短， 切削液性能產(chǎn)生很大波動，造成切削成分失衡，性能發(fā)生變化，影響加工質(zhì)量。3、維護(hù)簡單。由于冷卻液組分多、變化快、所以對維護(hù)提出了很高的要求，同時要進(jìn)展很多的現(xiàn)場添加調(diào)整，列如殺菌劑、潤

5、滑添加劑、消泡劑和防銹劑等。4、品種繁多、選用簡單。為適應(yīng)不同要求，就要提高某種組分的含量，但在該組分含量提高后，又要考慮添加別的添加劑以抑制其添加的不良影響，這樣反復(fù)循環(huán)，使切削液的種類繁復(fù)。型乳液的技術(shù)特點(diǎn)和傳統(tǒng)的切削液相比，H795 具有格外明顯的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。1、完全杜絕了細(xì)菌滋生。和傳統(tǒng)切削液的根本不同點(diǎn)在于，H795 在配方中含有完全終絕細(xì)菌繁衍生理過程的特別組分，不用殺菌劑卻從根本上杜絕了細(xì)菌的滋生，是防菌技術(shù)的重大突破。2、優(yōu)異的潤滑性能，適應(yīng)性廣。H795 不含任何 CL、S 添加劑，承受特制的強(qiáng)化潤滑酯來進(jìn)展?jié)櫥?，潤滑穩(wěn)定牢靠，而且其吸附作用因不同的加工壓力而變化，其潤滑作用可

6、依據(jù)具體操作過程而有相應(yīng)的良好發(fā)揮，所以具有使用的通用性，能夠適應(yīng)多種不同的加工過程。H795 優(yōu)良的潤滑性能，在實(shí)踐中得到了充分證明。3、低無泡沫，抗雜油力量強(qiáng)。H795 中所用的組分及乳化劑的 HLB親水親油平衡值 的選擇是格外獨(dú)特的，完全不同于現(xiàn)在市售切削液。例如，它一方面即使在軟水中也低無泡沫，另一方面抗硬水力量又相當(dāng)強(qiáng)，即使在 1000ppmmg/l的硬水中，也不會消滅油析。4、性能穩(wěn)定、維護(hù)簡潔，無需添加劑且使用壽命長。H795 除在配方設(shè)計(jì)上消退了細(xì)菌、金屬離子或泄油的影響外，還承受了多功能原料，既所用原料既起乳化作用，又有潤滑作用， 還可防止細(xì)菌滋生。所以能夠長期維持平衡、性能

7、穩(wěn)定。同時，在現(xiàn)場使用中，不需要任何添加劑，大大削減和簡化了維護(hù)工作，降低了使用本錢，從而也使加工性能穩(wěn)定、使用壽命長，消退了停機(jī)時間，削減了生產(chǎn)損失、廢液排放及降低生產(chǎn)本錢。上一頁 1 2 3 4下一頁在工業(yè)興旺國家，使用切削液加工時產(chǎn)生的煙霧量也要受到嚴(yán)格限制，對某些切削液廢液及帶有切削液的切削要求必需作為有毒材料加以處理，其處理本錢不斷提高。為了適應(yīng)社會進(jìn)展的要求，現(xiàn)代切削液技術(shù)的進(jìn)展消滅了一個的特點(diǎn)。一、切削液系統(tǒng)的綠色特性分析及優(yōu)化策略1、傳統(tǒng)切削液供給系統(tǒng)的構(gòu)成及缺陷切削液系統(tǒng)是切削加工系統(tǒng)的重要組成局部。切削液系統(tǒng)主要包括切削液供給系統(tǒng)和切 削液。傳統(tǒng)的壓力供液式噴霧冷卻系統(tǒng)通常

8、由以下局部構(gòu)成：切削液泵冷卻泵：按要求的壓力和流量向切削區(qū)供給切削液；切削液箱：儲存待用切削液及沉淀用過的切削液；輸送裝置管道、噴嘴等：將切削液送達(dá)加工區(qū)；凈化過濾裝置：從切削液中去除切削過程中產(chǎn)生的切屑及其它機(jī)械雜質(zhì)，使加工區(qū)使用的切削液保持清潔；防護(hù)裝置防護(hù)罩、擋板等：防止切削液四處飛濺并浸入機(jī)床部件內(nèi)。比照綠色制造理論的相關(guān)要求，傳統(tǒng)的切削液供給系統(tǒng)存在以下缺陷：使用本錢高：據(jù)德國的統(tǒng)計(jì)資料，切削加工中使用切削液的費(fèi)用約占制造總本錢的 7%17%，其中切削液供給系統(tǒng)的使用本錢包括系統(tǒng)的清洗、維護(hù)費(fèi)用及附屬環(huán)保設(shè)備費(fèi)用占有交大比例。切削液用量不易把握：傳統(tǒng)的切削液供液方法如澆注法、壓力噴射

9、法、噴霧法等是通過用較大壓力和流量的切削液掩蓋切削區(qū)來起到潤滑、冷卻、沖洗等作用。當(dāng)加工條件發(fā)生變化時如更換工件、刀具等，不易對切削液用量進(jìn)展調(diào)整與把握。資源消耗大：傳統(tǒng)切削液供給系統(tǒng)使用的冷卻泵、液壓閥、噴嘴等零部件精度不高，難以實(shí)現(xiàn)對切削液供給方式和供給量的精度把握，達(dá)不到微量、均勻、連續(xù)、準(zhǔn)確供給潤滑液的要求，從而需要消耗大量資源。環(huán)境污染嚴(yán)峻：傳統(tǒng)的切削液供給系統(tǒng)主要承受切削液內(nèi)循環(huán)方式，其凈扮裝置在切削加工過程中凈化效率較低，廢液和切屑造成的環(huán)境污染程度較嚴(yán)峻，相應(yīng)的治理費(fèi)用較高。管路清洗難度大：傳統(tǒng)切削液供給系統(tǒng)中的管線材料主要為不銹鋼、銅、橡膠等， 地溝則由水泥抹成，不適合進(jìn)展化

10、學(xué)清洗。切削液流進(jìn)管線時間較長后會形成具有肯定機(jī)械 強(qiáng)度的黑色垢層，給清洗工作造成困難。2、切削液的構(gòu)成及環(huán)境影響切削液可分為水基和油基兩大類。水基切削液具有較強(qiáng)的冷卻力量，其主要成分為水、化學(xué)合成液或乳化液，通常添加有防銹劑、極壓添加劑等；油基切削液具有較好的潤滑性能， 其主要成分為各種礦物油、動物油、植物油或復(fù)合油，可視需要添加極壓添加劑、油性添加劑等。切削液的環(huán)境影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：對生態(tài)環(huán)境的影響切削液對生態(tài)環(huán)境的危害主要表現(xiàn)為廢切削液廢油、廢液對水資源的污染。在切削加工中產(chǎn)生的廢油、廢液和未經(jīng)有效處理而直接排放，將會造成嚴(yán)峻的水污染。此外，切削加工中使用的切削液會或多或少存留

11、在切削上，大量積存的切削上帶有的切削液會污染土 壤；對切削再生利用時切削液的有毒、有害成份也會污染環(huán)境。對人體安康、安全、衛(wèi)生的影響切削液對人體的危害主要表現(xiàn)為：切削液中的某些添加劑如常用作殺菌添加劑的苯酚類物質(zhì)對人體具有毒性；切削液中礦物油、外表活性劑的脫脂作用以及防腐、殺菌添加劑的刺激性會使人體皮膚枯燥、脫脂、開裂，甚至引起紅腫、化膿等；油基切削液中的礦物油、水基切削液中是堿性物質(zhì)對人的呼吸器官具有肯定危害作用。對安全生產(chǎn)的影響由于切削液中含有各種添加劑，在其使用過程中簡潔使設(shè)備產(chǎn)生腐蝕、生銹，油基切削液則簡潔引發(fā)火災(zāi)等，對安全生產(chǎn)造成威逼。二、切削液系統(tǒng)的優(yōu)化策略面對綠色制造的切削液系統(tǒng)

12、應(yīng)具備如下性能：供液裝置本錢低、易安裝，供液方式機(jī)敏；供液方法先進(jìn)，供液參數(shù)合理，供液量適當(dāng)，冷卻、潤滑、防銹、清洗功能強(qiáng)；切削液無毒、無刺激性，對操作者無危害，具有生產(chǎn)安全性，對環(huán)境無污染或低污染；系統(tǒng)通用性強(qiáng)，適用于多種切削加工方式和多種工件材料；切削液透亮或半透亮，便于觀看加工狀態(tài)；具有相應(yīng)的廢液處理方法，廢液處理便利、廉價；具有高效的過濾、回收裝置，可延長切削液的使用壽命和重復(fù)利用率，同時可避開較大切屑隨廢液排出，造成環(huán)境污染。為了更好地改進(jìn)切削液系統(tǒng)的使用性能，實(shí)現(xiàn)干凈化、高效化生產(chǎn)，可從供液系統(tǒng)和切削液兩方面實(shí)行合理措施對切削液系統(tǒng)進(jìn)展優(yōu)化。1、 切削液供給系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)合理使用多

13、種型式、多個數(shù)量的噴嘴。傳統(tǒng)的切削液系統(tǒng)由低壓泵、管路系統(tǒng)和噴嘴組成。由泵送出的切削液經(jīng)噴嘴流出澆注到刀具、工件和切屑上，然后對切屑進(jìn)展過濾分別后又回到供液箱。為了更有效地發(fā)揮切削液的潤滑、冷卻、沖洗作用，可同時使用多種型式、多個數(shù)量的噴嘴。如在車屑加工中安裝一個噴嘴時，必需保證供液量充分，才可使切削液從側(cè)面滲入刀尖四周。假設(shè)安裝兩個噴嘴，則可使切削液更簡潔滲入切削區(qū)，更好地發(fā)揮潤滑、冷卻作用。在銑削加工中也可設(shè)置兩個噴嘴，右側(cè)噴嘴的切削液對切削區(qū)進(jìn)展?jié)櫥?、冷卻，左側(cè)噴嘴的切削液則用于沖洗切屑。當(dāng)?shù)毒邔挾容^窄時，可選用一般的圓形噴嘴；假設(shè)刀具較寬時，則選用扇型噴嘴更為有效。承受外部噴霧冷卻潤滑

14、系統(tǒng)和微小噴淋技術(shù)。外部噴霧冷卻潤滑方式是將懸浮在空氣中是微小切削液霧滴尺寸僅為納米級連續(xù)不斷的噴注到加工刀具上，對刀具起到冷卻和潤滑作用。該方法的切削液使用量少于 50ml/h，而傳統(tǒng)的澆注法供液方式的切削液使用量則超過 6000ml/min。微小噴淋技術(shù)是通過噴嘴將少量10100ml/h高質(zhì)量切削液如植物油、合成油噴淋于刀具與工件接觸處，該方法可有效延長刀具使用壽命。如對主軸構(gòu)造進(jìn)展肯定改進(jìn)，還可通過主軸和刀具中的孔道將氣霧劑或潤滑油直接輸送到切削區(qū)，以獲得更好的冷卻潤滑效果。設(shè)計(jì)最小潤滑系統(tǒng)。最小潤滑技術(shù)主要包括氣霧外部潤滑和氣霧內(nèi)部冷卻兩種方式：氣霧外部潤滑方式：將切削液送入高壓噴射系

15、統(tǒng)并與氣體混合霧化，然后通過一個多噴嘴將霧滴尺寸達(dá)毫微米級的氣霧連續(xù)不斷地噴射到加工刀具外表，對刀具進(jìn)展冷卻和潤滑； 氣霧內(nèi)冷卻方式：通過主軸和刀具中的孔道直接將冷卻氣霧送至切削區(qū)域，進(jìn)展冷卻和潤滑。依據(jù)加工需要，可將兩種冷卻潤滑方式協(xié)作使用，以獲得最正確冷卻潤滑效果。最小潤滑技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是可使切削區(qū)域外的刀具、工件和切屑保持枯燥，并可避開處理大量切屑廢液的 難題。最小潤滑技術(shù)主要用于在鑄鐵、鋼、鋁合金等材料上進(jìn)展鉆孔，鉸孔和攻絲加工，以及深孔鉆削、鋁合金端面銑削等。由于切削液用量很小，因此切削液供給系統(tǒng)構(gòu)造簡潔，體積小，易布局，可集成設(shè)計(jì)于主軸電機(jī)中，切削液流量由 CNC 程序把握。承受最

16、小潤滑系統(tǒng)的加工單元可在 6.5 秒時間內(nèi)鉆削 10 個直徑 8mm、中心距為 20mm 的孔，加工 1 小時僅需一杯潤滑液大局部被蒸發(fā)消耗，切屑中的切削液含量很少，回收處理費(fèi)用大幅度下降。2、 綠色切削液的開發(fā)與應(yīng)用改善切削液成分替換礦物油。用植物油替代礦物油配制油基切削液是改善切 削液綠色特性的的重要途徑之一。與礦物油不同，植物油屬可再生資源，可完全自然降解， 對人和環(huán)境無危害性。雖然植物油在切削液中的應(yīng)用受到氧化、水解性能不穩(wěn)定、易老化等缺點(diǎn)的制約，但由于其揮發(fā)性低，參加肯定添加劑如抗氧化劑后能交好滿足加工要求， 因此具有寬闊的應(yīng)用前景。此外，還可承受酯類油替代礦物油。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的各

17、種酯類油的生物降解率已可達(dá) 90%100%，其缺點(diǎn)是本錢較高。研制可完全降解、價格低廉的酯類油產(chǎn)品已成為各國爭辯開發(fā)綠色切削液的重要內(nèi)容。爭辯開發(fā)型切削液添加劑。開發(fā)型添加劑是提高切削液質(zhì)量和綠色水平的有 效途徑。為了增加切削液的環(huán)境友好性，面對綠色制造的切削液系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)應(yīng)用以下幾 種高效無毒添加劑：硼酸酯類添加劑：有機(jī)硼酸酯作為型減磨抗磨添加劑已受到廣泛重視。硼酸酯易于合成，大局部硼酸酯均由帶羥基的物質(zhì)如醇與硼化劑如硼酸反響生成，目前關(guān)于水溶性硼酸酯合成技術(shù)的爭辯已取得肯定進(jìn)展，通過在硼酸酯中引入硫、氮， 可生成含硫硼酸酯和含氮硼酸酯，并已證明硼酸酯是一種多功能環(huán)保型添加劑。鉬酸鹽系 緩

18、蝕劑：鉬酸鹽屬陽性緩蝕劑，添加到切削液中可在加工金屬外表生成 FeMoO4Fe2O3 頓化膜，使工件獲得良好的緩蝕效果。通常認(rèn)為鉬酸鹽是一種無毒、無污染的防銹劑，但其價格昂貴，影響了進(jìn)一步推廣應(yīng)用。通過爭辯鉬酸鹽與其它有機(jī)、無機(jī)緩蝕劑配伍使用的協(xié)同效應(yīng)，已合成出一種由鉬酸鹽、硼酸鹽、有機(jī)氨等組成的高效、價廉的防銹絡(luò)合物。此外，鉬酸鹽還能夠提高切削液的極壓抗磨性能。型防腐殺菌劑：切削液本身具有細(xì)菌等微生物 滋生繁衍的條件，簡潔腐敗變質(zhì)。通過添加防腐殺菌劑可抑制細(xì)菌、霉菌等的滋生，殺滅切削液中已存在的細(xì)菌，以延長切削液的使用壽命。型防腐殺菌劑應(yīng)具有高效、價廉、無污染等綠色特性。開發(fā)傳統(tǒng)切削液的替代

19、品。氮?dú)馐谴髿庵泻孔疃嗟某煞?，液氮作為制氧工業(yè)的副產(chǎn)品，資源豐富。以液氮作為切削液，使用后直接揮發(fā)為氮?dú)夥祷卮髿庵?，不會產(chǎn)生任何污染物，從環(huán)保角度看，是一種極有進(jìn)展前途的切削液替代品。液氮冷卻方法之一是將液氮作為切削液直接噴射于切削區(qū)。除上述爭辯課題外，還應(yīng)進(jìn)一步爭辯廢液的回收利用和無害化處理技術(shù)，加強(qiáng)有用化技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性評價以及適用范圍等方面的爭辯。隨著現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的快速進(jìn)展，切削技術(shù)和切削工藝的不斷創(chuàng)對切削液的性能提出了更高要求。尤其是近年來環(huán)境保護(hù)和人類安康日益成為全社會關(guān)注的焦點(diǎn)，而切削液會對環(huán)境和人體造成污染和損害，因此切削液的使用和廢液處理已受到環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的制約。面對各方面

20、的苛刻要求，切削液今后的進(jìn)展趨勢將會如何？二十一世紀(jì)切削液技術(shù)的進(jìn)展趨勢眾所周知，切削液具有潤滑、冷卻、清洗及防銹等作用，對提高切削加工質(zhì)量和效率、削減刀具磨損等均有顯著效果。近十多年來，我國的切削液技術(shù)進(jìn)展很快，切削液品種不斷消滅，性能也不斷改進(jìn)和完善，特別是 20 世紀(jì) 70 年月末生產(chǎn)的水基合成切削液和近幾年進(jìn)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、削減污染、降低工業(yè)生產(chǎn)本錢方向進(jìn)開放拓了路徑。歸納起來，切削液技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：一、最小潤滑技術(shù)干式切削加工是不承受任何切削液的加工，它可以從根本上消退傳統(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

21、。由于干式切削符合當(dāng)今進(jìn)展綠色制造技術(shù)的要求， 因而是一種格外有前途的切削技術(shù)。但干式切削具有溫度高、切削力大等特點(diǎn)，又消滅了一系列濕式加工中沒有的問題。目前，干式切削技術(shù)還很不成熟，其應(yīng)用范圍也很有限。而傳統(tǒng)的濕式切削又有諸多缺乏。因此有人提出了干式切削加工技術(shù)。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，又稱為最小潤滑技術(shù)。準(zhǔn)干式切削承受噴霧冷卻 方式，它用極少的切削液而起到較好的冷卻和潤滑作用。二、液氮冷卻技術(shù)利用液氮進(jìn)展低溫超低溫切削加工，就是利用液氮使工件、刀具或切削區(qū)處于低溫冷卻狀態(tài)進(jìn)展切削加工的方法。氮?dú)馐谴髿庵泻孔疃嗟某煞?，液氮作為制氧工業(yè)的副產(chǎn)品，來源格外寬

22、闊。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，沒有任何污染物，從環(huán)保方面看，是一種有前途的切削液替代品。液氮冷卻有直接和間接兩種方法。直接應(yīng)用。馬上液氮作為切削液直接噴射到切削區(qū)。一般來說，由于刀具磨損嚴(yán)峻，金剛石刀具不能用來加工黑色金屬。而美國一學(xué)者承受液氮冷卻系統(tǒng)對不銹鋼用金剛石刀具進(jìn) 行車削加工，由于低溫抑制了碳原子的集中和石墨化，大大削減了刀具磨損，并取得了極好的加工質(zhì)量，其外表粗糙度到達(dá) Ra25?m。磨削加工時會因磨削區(qū)高溫經(jīng)常對工件外表造成熱損傷，如燒傷、微裂紋等，為有效解決這些問題，印度工學(xué)院 S.Paul 用液氮超低溫冷卻磨削五種常用鋼材，結(jié)果說明：正確合理地使用

23、液氮冷卻，可有效把握磨削區(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，這種效果更加顯著。對于非金屬材料和復(fù)合材料的液氮冷卻切削加工，國外也開展了廣泛爭辯。如 FRPFiberglass Reinforced Plastics 是一種高強(qiáng)度/重量比、耐疲乏的復(fù)合材料，用傳統(tǒng)切削方法加工格外困難，因而限制了這種材料的使用。西蘭學(xué)者對其進(jìn)展了超低溫冷卻加工，使用液氮不連續(xù)冷卻0.40.5L/min，極大地改善了這種材料的切削加工性，不但獲得了滿足的外表加工質(zhì)量,還在很大程度上延長了刀具使用壽命。用低溫切削熱固性 塑料、合成樹脂、石墨、橡膠和玻璃

24、纖維等材料時也均顯示出良好的切削性能。間接利用。主要是刀具冷卻性，即在加工中不斷地冷卻刀具，使切削熱快速從刀具上、特別是刀尖處被帶走，刀尖始終保持在低溫狀態(tài)下工作。美國林肯大學(xué)的學(xué)者利用一種配備 型冷卻系統(tǒng)的 PCBN 刀具進(jìn)展了試驗(yàn)爭辯。這種刀具是在車刀上部的方盒內(nèi)儲存液氮， 由進(jìn)口輸入，從出口流出。試驗(yàn)說明，使用液氮冷卻時，車刀壽命延長 10 倍，磨損降低 1/4， 并可獲得較低的外表粗糙度。還有一種特別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)。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，其溫度低于50冷卻氣體直接噴射于磨削點(diǎn)。試驗(yàn)覺察，磨削后工件材料的剩余壓應(yīng)力比使

25、用磨削液磨削時要大，剩余壓應(yīng)力的分布區(qū)域也變寬了。而剩余壓應(yīng)力可提高零件的抗疲乏壽命，這對一些零件，如飛機(jī)零件格外重要。承受固體潤滑劑處理過的 CBN 砂輪，或加工中添加極少量 101 型的超精植物油，可在加工中起到較好的潤滑作用。由此可見，在有關(guān)環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)格、切削液使用和處理費(fèi)用日益上升的狀況下，液氮有可能在肯定范圍內(nèi)成為切削液的替代品。集中冷卻潤滑系統(tǒng)集中冷卻潤滑系統(tǒng)是把多臺機(jī)械加工設(shè)備各自獨(dú)立的冷卻潤滑裝置合并為一個冷卻潤 滑系統(tǒng)。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)的自動把握，確保切削液質(zhì)量；3廢液量削減且便于集中處理，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境；便于

26、維護(hù)、保養(yǎng)和治理；5便于切屑運(yùn)輸和集中處理等等。實(shí)現(xiàn)切削液質(zhì)量治理自動化保證切削液長期穩(wěn)定地滿足各種質(zhì)量要求和充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益，關(guān)鍵在于嚴(yán)格而科學(xué)的日常治理。隨著機(jī)械加工自動化程度的不斷提高和無人化工廠車間的消滅，在冷卻潤滑系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對切削液的自動檢測和自動把握已勢在必行。這種檢測和把握系統(tǒng)可自動檢測和把握切削液的工作溫度、使用濃度、PH 值、微生物數(shù)量和氣味等，并可對切削液的失效進(jìn)展預(yù)報(bào)。高性能、長壽命、低污染切削液及其廢液處理技術(shù)隨著機(jī)械工業(yè)整體技術(shù)的進(jìn)展，機(jī)床切削速度更快，切削負(fù)荷更大，切削溫度更高，同時不斷有工藝消滅來適應(yīng)材料的加工，這都需要型的高性能切削液滿足加工要求；同時依據(jù)勞動衛(wèi)

27、生和環(huán)境保護(hù)的要求，切削液中應(yīng)盡量不含有危害人體安康和生態(tài)環(huán)境的物質(zhì)。今年來我國進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床、加工中心等先進(jìn)設(shè)備越來越多，其使用的切削液假設(shè)從國外進(jìn)口，運(yùn)輸不便，本錢很高，因此，爭辯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，水基切削液使用范圍越來越廣，且已開頭從乳化液向性能好、壽命長的合成切削液、微乳化液過度。在興旺國家，微乳化液已普遍使用，正大力研制環(huán)保型切削液。研制長壽命切削液，爭辯延長切削液使用壽命的方法，從而削減切削液廢液排放量；爭辯更有效和更經(jīng)濟(jì)的廢液處理方法，削減有害污染物在環(huán)境中的積存，是國內(nèi)外切削液爭辯的一個重要內(nèi)容。切削液性能的優(yōu)劣、廢液處理的難易、對操作者的危害和對

28、環(huán)境的污染程度均取決于這些添加劑的種類及性能。作為將來的切削液添加劑，必需性能優(yōu)良，對人體和環(huán)境無害。大量的應(yīng)用實(shí)踐說明，在使用中應(yīng)嚴(yán)格限制添加劑有以下幾類：亞硝酸鹽及類似的化合物、磷酸鹽類化合物、氯化合物、甲醛及類似的化合物。提高切削液質(zhì)量的有效途徑是研制開發(fā)型高效無毒添加劑。這一點(diǎn)已引起國外學(xué)者的關(guān)注，而且做了不少工作，研制出了一些型的添加劑：硼酸醋類添加劑硼酸醋是一種多功能環(huán)保型添加劑。硼酸醋的油膜強(qiáng)度高，摩擦系數(shù)低，具有優(yōu)良的減摩抗磨性能；具有良好的防銹性能；具有抗菌和殺菌功能，且無毒害作用。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外表生成 Fe-MoO4-Fe2O3

29、頓化膜，可獲得良好的緩蝕效果。通常認(rèn)為，鉬酸鹽作為防銹劑是無毒的，也不污染環(huán)境，但它價格昂貴，影響了使用的廣泛性。為了推廣應(yīng)用，人們爭辯了鉬酸鹽和其它有機(jī)、無機(jī)緩蝕劑配伍使用時的協(xié)同效果應(yīng)。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，簡潔腐敗變質(zhì)。防腐殺菌劑的作用在于 抑制細(xì)菌和霉菌的滋生，殺滅液體中已存在的細(xì)菌，籍以延長切削液的使用壽命。近年來， 由于環(huán)境保護(hù)法規(guī)的公布和施行，很多國家都在限制使用有毒的防腐殺菌劑，爭辯開發(fā)型 防腐殺菌劑。據(jù)日本專利介紹，選用油酸、硬脂酸等羧酸制取的銅鹽，具有一年以上的抗腐敗力量。據(jù)美國資料介紹，檸檬酸銅也具有較好的抗菌效果，添加量為 300PPM。

30、美國 Mobil 化學(xué)公司研制出一種名叫 MobilmentAquaRho 的乳化油，添加了含磷、氮和硼的合成物，乳化液的使用壽命達(dá) 4 個月以上。三、水性切削液、磨削液的進(jìn)展趨勢切削液從不用到使用，從不重視到現(xiàn)在日益重視，經(jīng)受了一個很廠的時期。1、向“無公害”或“低公害”的水基切削液進(jìn)展。最初人們用水作冷卻液，到六十年 代曾廣泛使用蘇打水碳酸鈉、亞硝酸鈉溶液，但由于防銹和潤滑性能差，已經(jīng)很少單獨(dú)使用。為了防止銹蝕和改善水的潤滑性，人們漸漸研制出了冷卻性能較好的乳化切削液，這種冷卻潤滑液的主要優(yōu)點(diǎn)是潤滑、冷卻、防銹性能好，特別適用與于外表質(zhì)量要求高的加工工序，如精細(xì)磨工序。但缺點(diǎn)是清洗力量較低

31、，磨削加工時，有時會使磨具堵塞。另外， 在使用和治理不當(dāng)時，易發(fā)生乳液的破壞，尤其在夏季氣溫較高時，乳液易受細(xì)菌的作用而引起變質(zhì)，以至降低使用壽命等。另外，乳化液的含油量達(dá) 6080%，消耗大量機(jī)油，同時廢水排放時污染環(huán)境。在實(shí)際使用中往往添加亞硝酸鈉，對人體是有害的，這樣越來越不能滿足顧客的要求。雖然國外有些公司的產(chǎn)品：如美國好富頓公司的 HOCUT795B、美國馬斯達(dá)化學(xué)公司的 TRIMSC9030、英荷殼牌公司的壯馬士 B 等，都是性能不錯的產(chǎn)品。另外動植物油，礦物油雖有改善潤滑性能的效果，但考慮防止污染等因素，應(yīng)逐步將油溶性切削液向水溶性切削液中的化學(xué)合成切削液過度，爭辯和使用型的化學(xué)

32、合成切削液已勢在必行。近十多年來，國內(nèi)外已逐步研制出完全不含油的酯或醚類的人工合成離子型切削液即化學(xué)合成切削液。合成切削液是無機(jī)物和其它物質(zhì)的化學(xué)水溶液，它潤滑性和防銹性能好， 使用壽命長，在質(zhì)量上不亞于乳化液，甚至還優(yōu)于乳化液，適宜于切削加工的技術(shù)要求。美國工業(yè)每年需要 7.188.57 億升切削液，其中約 70%是水基切削液。而國內(nèi)約 30%40%是水基切削液。由此可見，合成切削液在興旺工業(yè)國家已經(jīng)得到應(yīng)用和推廣。特別是在七八十年月，由于世界能源危機(jī)，國際上石油制品價格提高，更加速了不含礦物油類的化學(xué)合成液技術(shù)的進(jìn)展。隨著我國磨床制造技術(shù)的進(jìn)展，消滅了高速磨削和強(qiáng)力磨削等技術(shù)，而乳化切削液

33、已 不適應(yīng)于這類切削加工的工藝要求。因此，國內(nèi)也早已著手化學(xué)合成液的研制。這種冷卻液在排放時不會有處理含油污染問題，廢水的化學(xué)耗氧量也較小，但是由于其含有外表活性劑， 廢水的生化需氧量一般很高，處理方案較簡單，大量排放時，對環(huán)境和水還是有肯定的污染。另外，越來越多的科研單位研制了不含亞硝酸鈉，對人體、生物實(shí)際無毒，對環(huán)境污染微小， 有利于廢水排放的化學(xué)合成液。據(jù)一些資料介紹，美國原有八家生產(chǎn)乳化液的工廠，已有七家轉(zhuǎn)產(chǎn)化學(xué)合成液。從目前進(jìn)展前景看，化學(xué)合成液有取代乳化油的趨勢。2、低溫冷卻超低溫冷卻。如將切削液的溫度降低到肯定程度并保持不變，既可保持切 削液的潤滑性能，又可得到較好的冷卻效果。例

34、如將切削液的溫度自 40降低到 510時， 刀具上的溫度可降低 75100，可使刀具耐用度提高 12 倍。切削加工時，水基類切削液保持在 510，油基類切削液保持在 1520比較適宜。一般的水基切削液防銹性、潤滑性和使用壽命根本上能滿足要求。四、現(xiàn)代切削液的特點(diǎn)及進(jìn)展趨勢1、高性能、長壽命、低污染切削液的開發(fā)及廢液處理技術(shù)爭辯。近年來，我國進(jìn)口數(shù)控機(jī)床、加工中心等先進(jìn)設(shè)備越來越多，所需切削液假設(shè)長期依靠進(jìn)口，因價格昂貴，將使生產(chǎn)本錢大幅度上升。因此，研制高性能切削液以替代進(jìn)口產(chǎn)品已成當(dāng)務(wù)之急。目前，我國水基切削液的使用范圍越來越廣，且已開頭從乳化液向性能好、壽命長的合成切削液、微乳化液過渡。在

35、興旺國家，微乳化液已普遍使用，并正在大力爭辯環(huán)保型切削液。目前，國內(nèi)外切削液爭辯的重點(diǎn)內(nèi)容包括：研制高性能切削液，爭辯延長切削液使用壽命的供液方法以削減廢液排放量；爭辯更有效和更經(jīng)濟(jì)的廢液處理方法，除使其到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)盡可能削減有害污染物在環(huán)境中的積存。2、切削液的適當(dāng)用量。傳統(tǒng)的切削液供液方法長承受澆注法，尤其對于水基切削液， 通常是將肯定壓力、較大流量的切削液噴射掩蓋到切削區(qū)，以起到冷卻、潤滑等作用。在加工條件發(fā)生變化時，如在更換工件材料或更換刀具類型及幾何參數(shù)的狀況下，通常也不會或很少調(diào)整切削液用量。美國密執(zhí)安技術(shù)大學(xué)對切削加工中有關(guān)切削液的適當(dāng)用量問題進(jìn)展了爭辯，試圖在滿足加工要

36、求的狀況下，使切削液用量最少，與切削液有關(guān)的費(fèi)用也降至最低。他們在福特公司所做的試驗(yàn)中，對切削液的濃度、工件材料、刀具類型及幾何參數(shù)等都進(jìn)展了爭辯，并對工件外表粗糙度、積屑瘤和切削力等作了分析，通過試驗(yàn)得出了最適當(dāng)?shù)那邢饕河昧俊?、開發(fā)傳統(tǒng)切削液的替代品。在這方面爭辯最多的是液氮冷卻。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，資源格外豐富。以液氮作為切削液，使用后直接揮發(fā)成氣體返回大氣中，不會產(chǎn)生任何污染物，從環(huán)保角度看，是一種極有前途的切削液替代品。液氮冷卻的利用方法之一是將液氮作為切削液直接噴射到切削區(qū)。美國懷特州立大學(xué)的S.Y.Hong 和印度工學(xué)院的 S.Paul 分別在車

37、削和磨削加工中對液氮冷卻進(jìn)展了理論和試驗(yàn)爭辯，結(jié)果說明，在超低溫加工狀態(tài)下，刀具材料能夠保持良好的切削性能，可提高切削效率和加工質(zhì)量；同時液氮可顯著降低磨削區(qū)溫度，削減磨削燒傷。液氮冷卻的另一種利用方法是間接利用，即不將液氮直接噴射到切削區(qū)。美國林肯大學(xué)的 Z.Y.Wang 在多晶體 CBN 刀具上部的方盒內(nèi)儲存液氮，有進(jìn)口輸入，從出口流出，用這種方法車削燒結(jié)氮化硅時，刀具壽命延長了 10 倍，磨損降低了 1/4。噴氣冷卻也是液氮的利用方法之一，直接用于切削冷卻的不是氮?dú)獗旧?，而是被液氮冷卻過的氣體。日本學(xué)者研制的噴氣冷卻磨削系統(tǒng)就是利用液氮冷卻過的超低溫氣體直接噴吹于磨削部位，砂輪為經(jīng)固體潤

38、滑劑處理或添加了極少量超精植物油的 CBN 砂輪。試驗(yàn)說明，磨削后工件材料的剩余壓應(yīng)力比使用磨削液時要大，且剩余應(yīng)力的分布區(qū)域變寬，可顯著提高零件的抗疲乏強(qiáng)度和使用壽命。4、干切削。目前，國外已有嚴(yán)格的法規(guī)限制某些切削液的使用，且廢液處理費(fèi)用極高， 如德國每年廢液處理約耗資 10 億馬克。因此，在美國、德國等工業(yè)興旺國家均大力提倡承受干式切削加工鑄件材料已無問題，如美國 LeBlong Makino 公司提出的“紅月牙”鑄鐵加工法，承受陶瓷和 CBN 刀具，在高速和大進(jìn)給量加工時，使熱量很快聚攏到刀具尖端，使其呈紅熱狀態(tài)，當(dāng)工件被加熱到 371時，其屈服強(qiáng)度削減，可獲得較高的金屬切除率。鋁材在

39、發(fā)動機(jī)及動力系統(tǒng)中應(yīng)用量很大，因此鋁材的干式切削也受到重視。據(jù)報(bào)道，Big Three 公司的高速金剛石干式加工系統(tǒng)轉(zhuǎn)速 1.500r/min，用于變速箱上鋁質(zhì)通道板的加工，加工精度達(dá) 0.05mm，每小時可加工 600 件，與磨削加工相比，每年可節(jié)約 300 多萬美元。另外，對鋼和鎂等材料的干式切削工藝也在爭辯之中。在某些應(yīng)用場合，可利用激冷氣體及旋風(fēng)噴霧器來降低切削溫度，如噴氣冷卻。有人推測，將來如承受高性能刀具材料和排屑性能極好的刀片斷屑槽型，結(jié)合使用冷卻氣體，可實(shí)現(xiàn)不在使用切削液的目標(biāo)。后記目前，國內(nèi)外學(xué)者正在努力探究削減或消退環(huán)境污染的切削液加工方法，但爭辯目標(biāo)大 多集中在不使用傳統(tǒng)

40、切削液的加工上。從目前的進(jìn)展?fàn)顩r看，無論液氮冷卻、噴氣冷卻或干切削，雖然各有特點(diǎn)和優(yōu)勢，但也有其局限性，如上述三種方法都存在切屑形成過程中潤滑性差的問題，因而不得不使用一些潤滑劑；另外，目前的機(jī)床主體多為鑄鐵材料，而工件切削后生的金屬外表具有極強(qiáng)的化學(xué)活性，暴露在空氣中均會很快生銹。如用液氮、噴氣冷卻或干式切削，則后續(xù)工序中必需增加機(jī)床和工件的防銹處理，而防銹液、清洗液等同樣會污染環(huán)境。由此可見，在切削加工領(lǐng)域，離全面取代承受傳統(tǒng)切削液的濕式加工還相當(dāng)遙遠(yuǎn)， 而現(xiàn)代切削液的爭辯開發(fā)就顯得更為迫切。目前，爭辯開發(fā)的重點(diǎn)是：大力開發(fā)對生態(tài)環(huán)境和人類安康負(fù)作用小、加工性能優(yōu)越的切削液，朝著對人和環(huán)境完全無害的綠色切削液方向進(jìn)展；同時努力改進(jìn)供液方法，優(yōu)化供液參數(shù)和加強(qiáng)使用治理，延長切削液的使用壽命，削減廢液排放量；此外，還應(yīng)進(jìn)一步爭辯廢液的回收利用和無害化處理技術(shù)。開發(fā)傳統(tǒng)切削液的替代品、并加強(qiáng)適用化技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性評價和適用范圍等方面的爭辯等等，這些都是現(xiàn)