金屬切削液范文

導語：如何才能寫好一篇金屬切削液，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：切削液 切削力 工件表面粗糙度

前言：

隨著我國裝備制造業的快速發展，帶動了金屬加工液產品需求量的持續增長，據不完全統計，國內的金屬加工液的年消耗量30～50萬噸規模，并且保持10%左右的年增長率[1]。從金屬加工液的應用來看，主要包括成型液、切削液、處理液和保護液等四大類，其中金屬切削液的比例最大，約占整個金屬加工液的45%左右，是使用最為廣泛的金屬加工液產品。

金屬切削液的主要功能是降低摩擦系數，減少切削熱量生成，提高工件表面質量，延長刀具使用壽命。因此，一個優質的切削液產品，應該在提高切削參數、降低刀具消耗、防止機床銹蝕、提高工件質量、降低維護成本、保證人身安全、減少環境污染等各個方面為用戶提供有效手段。而這些目標的實現，則需要在了解當今機加工和材料技術的最新動態的基礎上，運用物理、化學和生物科學的最新技術，研發出適用于各種加工要求的產品并使上述指標到達到最優組合。

金屬切削液的評價方法多種多樣，根據評價性能的需要，大致可以分為三大類。第一類為簡單的滾動和滑動摩擦；第二類為金屬去除和成屑過程；第三類為金屬板材的成型或拉伸過程[2]。每種方法都有其自己的優點和局限性，到目前為止，還沒有一種行之有效的實驗室評價金屬加工液的摩擦磨損性能的方法，這主要是由于成本和時間的受限，在實驗室內僅能模擬有限的加工工藝[3]。本文將通過建立的銑削力測試平臺，考察切削液的性能，工件表面質量以及刀具保護性能。

1 實驗部分

1.1 試驗設備

實驗采用CMV-850型立式加工中心進行銑削，采用YDCB-Ⅲ05壓電式多功能切削力測試系統進行銑削力測量，采用Mitutoyo SJ-201P粗糙度測量儀對工件表面質量進行檢測。

測試系統：YDCB-Ⅲ05壓電式多功能切削力測試系統，包括YDCB-Ⅲ05壓電式多功能切削力儀、YE5850B電荷放大器、PCI-9118DG/L信號采集卡、計算機及其相應采集軟件。

1.2試驗材料

工件材料：45#鋼（4HB170-197，調質）；

刀具型號：可轉位硬質合金立銑刀；

試驗切削液：KLC 8204切削液、KLC 8205切削液和國外參考切削液。

1.3試驗條件

測量工況：采用多因素影響實驗方法，綜合考慮主軸轉速、軸向切深、徑向切深和進給量，試驗條件。

2 結果與分析

通過干切削、KLC 8204切削液、KLC 8205切削液及參考切削液的銑削實驗，分析切削參數對切削力的影響規律。同時對研制產品與參考切削液進行銑削實驗，對比分析了兩者對切削力及工件表面質量情況的影響。

2.1 切削力影響分析

在制定銑削方案過程中，重點考慮進給量和主軸轉速對切削力的影響，根據試驗方案測量切削力變化后，對實驗結果進行分析，內容如下：

進給量對切削力的影響

根據所采集的實驗數據分析來看，在固定主軸轉速、軸向和徑向切深的情況下，進給量對切削力的影響顯著。以KLC 8204切削液銑削實驗為例進行分析：

圖2給出不同進給量條件下所測量的Fx，Fy和Fz三個方向的銑削過程切削力變化曲線，從圖中可以看出，當主軸轉速相同條件下，三個方向的切削力分力隨著進給量的增加而變大，尤其以主切削力Fy方向的分力影響最為顯著。

固定進給量、軸向和徑向切深的情況下，分析主軸轉速對銑削過程切削力的影響，以KLC 8205切削液為例進行分析：

圖3給出切削力隨著主軸轉速的變化曲線，從圖中可以看出，主軸轉速對切削力的影響有限，Fx和Fz方向分力影響不大，Fy方向分力隨著主軸轉速的變化表現出波動，但是沒有明顯的規律性。

通過對兩種切削液的銑削過程切削力進行測量，即KLC 8204和KLC 8205切削液，實驗數據分析表明：影響銑削過程各向切削力（Fx，Fy，Fz）大小的主要因素為進給量，在銑削過程，各向切削力隨著進給量的增加而變大，即同樣工況條件下，進給量越大，所測量的切削力越大；在銑削過程中，主軸轉速對切削力影響較小，沒有明顯的規律性。

2.2 切削力性能評價

首先通過實驗數據分析切削液對銑削過程切削性能的影響，在此對干切削及KLC 8204切削液在各工況條件下所測量的切削力進行對比。

圖4給出主軸轉速 400rpm條件下，干切削與采用KLC 8204切削液在各工況條件下所測量三向分析對比。切削力的數據對比情況表明，在同樣主軸轉速、軸向和徑向切深，不同的進給量下，采用KLC 8204切削液后，能夠有效降低切削力。這主要是采用切削液將有效改善切削環境，尤其是能夠降低切削表面的溫度，帶走切削過程所產生的大量切削熱，同時為刀具表面提供的原因。

選擇兩款相近油品KLC 8205及國外同類產品作為參考切削液。通過實驗數據對比可以看出，兩者在同樣工況條件下，銑削過程中切削力有明顯差別，三個方向的切削力對比中，參考切削液的切削力測試結果要明顯低于KLC 8205切削液。

本實驗采用的KLC 8204切削液與干切削相比具有改進切削環境的功能，切削力的各項分力明顯優于干切削環境；同樣使用切削液情況下，通過對切削力的測量，能夠區分不同切削液的性能的差別。

2.3工件加工表面質量評價：

銑削過程影響工件表面質量因素很多，主要有機床精度，切削參數的設定，刀具的選擇以及切削液性能等。

表面粗糙度指零件已加工表面上所具有的較小間距和微小峰谷不平度的微觀幾何形狀的尺寸特征，是反映零件表面質量的重要指標之一。國家標準規定，表面粗糙度的評定參數應從輪廓算術平均偏差Ra、微觀不平度十點高度Rz和輪廓最大高度R中選取。本實驗中取Ra作為銑削過程工件表面質量的評價參數。

首先對采用KLC 8204切削液與干切削實驗的工件表面質量進行評價，以考察切削液在銑削過程中對工件表面質量的影響。

圖6 給出同樣主軸轉速條件下，干切削與采用KLC 8204切削液后，工件表面粗糙度隨進給量的變化曲線，從圖中可以看出，采用切削液后，工件表面粗糙度更小，表明同樣工況條件下，采用切削液后，工件的表面質量明顯改善，能夠表明切削液在銑削過程能夠有效改善切削環境，有助于提高工件表面質量。通過該圖也能看出進給量對工件表面粗糙度的影響有限，沒有明顯的規律性。

下面進行兩款同類產品的工件加工后的表面質量進行對比，分別為KLC 8205切削液和國外參考切削液。

按照切削原理，加工過程中，適當提高主軸轉速，能夠降低工件表面粗糙度，從而提高工件表面加工質量，下面通過測量的實驗數據來分析這一現象。

從圖7中可以看出，當固定進給量，軸向及徑向切深的前提下，工件表面的粗糙度受主軸轉速影響明顯，表現為：表面粗糙度隨著主軸轉速的提高而降低。同時可以看出，在同樣工況條件下，采用KLC 8205切削液銑削后的工件表面粗糙度要低于采用參考切削液，表面工件表面質量更好。

首先通過第一組試驗，即KLC 8204切削液與干切削進行對比來看，采用切削液后明顯降低了工件表面粗糙度，尤其是在低轉速區域改善更為明顯；通過進行同類切削液產品的試驗，可以看出，切削液對改善工件表面質量的能力不同，該試驗能夠區分不同切削液在降低工件表面粗糙度，提高工件表面加工質量的能力；通過改變試驗參數，考察主軸轉速對銑削過程工件表面質量的影響來看，適當提高主軸轉速可以達到降低工件表面加工粗糙度、提高表面質量的目的。通過KLC 8205切削液與參考切削液實驗對比，可以看出研制的新型切削液能夠有效改善工件表面質量，在0.1mm/r進給量條件下，能夠降低工件表面粗糙度可達30～80%。

3 結論

（1）影響銑削過程各向切削力（Fx，Fy，Fz）大小的主要因素為進給量，各向切削力隨著進給量的增加而變大，即同樣工況條件下，進給量越大，所測量的切削力越大；

（2）銑削過程中，主軸轉速對切削力影響較小，尤其是Fx和Fz方向分力受主軸轉速的影響有限，Fy方向分力隨著主軸轉速變化表現出波動，但并沒有表現出明顯的規律性。

（3）銑削過程中，工件表面的粗糙度受主軸轉速影響明顯，表現為：工件表面粗糙度在一定程度上隨著主軸轉速的提高而降低；

（4）固定主軸轉速、軸向切深，以及徑向切深時，不同進給量條件下測量的工件表面粗糙度雖然具備很好的區分性，但是未呈現出明顯的規律性；

（5）通過對工件表面質量測量，可以看出研制的KLC 8205切削液具備很好的銑削性能，能夠降低工件表面粗糙度，提高工件表面加工質量；

（6）通過制定的銑削測試方案，能夠很好地區分不同銑削環境下切削力的變化情況。

參考文獻：

[1] 李茂生.金屬加工液的開發應用于評價方法.與密封，2010，35（11）：123-127

篇2

關鍵詞：集中冷卻液系統；切削液；選用；管理與維護

中圖分類號：TE626.39　文獻標識碼：A

0 引言

隨著我國國民經濟的快速發展，帶動了汽車、制冷、設備制造等行業的擴張式增長。獨資、合資制造企業的不斷涌入，新的生產線的不斷引進，加快了各種新工藝、新設備、新管理模式的應用。新型的生產流水線作業不僅加快了生產節拍、提高了加工精度，也對生產中使用的金屬加工液提出了更高的要求。在汽車發動機、傳動器、壓縮機等的生產線中已經逐步由以往的單機供液的方式向集中供液的方向上轉變。同時集中供液的系統也逐漸由較小的30～50t向100～300t的系統轉變。

在使用切削液的過程中，有很多廠家由于對切削液的選取、使用和維護方法了解不夠，出現了集中冷卻液系統的切削液使用壽命較短，加工精度不高，部件銹蝕等問題。因此，在切削液使用過程中，合適有效的管理與維護是非常必要的，它不僅可以確保生產的順利進行，還可以相應的節約成本，提高生產效率。

1 切削液的分類及選用

1.1切削液的分類

切削液按礦物油在其中的含量及液滴的大小等可以分為三類：乳化液、半合成切削液及全合成切削液。

乳化液是比較早的傳統型的切削液。它含基礎油在60％以上，液滴比較大，一般在5μm左右，因此它的稀釋液不透光而呈乳白色。其優點是應用范圍比較廣，冷卻能力較均衡，價格較低，廢液處理較簡單。缺點一是穩定性較差，容易滋生細菌、真菌等微生物，從而降低使用壽命；二是由于液滴較大，帶走量也比較大，導致成本增加。乳化液可應用于各種通用加工工藝。

半合成切削液含有較多的乳化劑，基礎油的含量在5％～40％之間。液滴比較小，大約在1μm左右，在稀釋后由于液滴較小的緣故光線可以部分透過，因此呈半透明狀態。它的特點是品種眾多、應用范圍極廣，具有良好的綜合性能。性價比好，穩定性強，通常使用壽命都在1年以上，特殊的可以達到3-5年。同時由于液滴小，相對于乳化液帶走量也較少。缺點是廢液處理相對復雜。應用于各種切削、磨削加工。

全合成切削液中不含有任何基礎油，其中的主要成分是防銹劑、表面活性劑及一些性能添加劑。它的所有組分均是完全水溶性的，在稀釋后呈完全透明狀。它有極佳的冷卻性能、潤濕性能及沉降性，在磨削加工中使用廣泛。由于性差的原因，使其使用范圍受到了一定的限制，但是近幾年國外的一些全合成的切削液產品由于添加劑水平的提高已經可以在深鉆孔、攻絲、拉削加工中使用。

1.2集中冷卻液系統切削液的選用

切削液選用的原則首先要考慮到加工的工藝。例如在汽車發動機缸蓋的生產線中主要的加工工藝是銑削、鉆孔、絞孔及精鏜加工，因此在選擇切削液的類型上應以半合成切削液為主。而在壓縮機氣缸、曲軸的生產線加工中以輕負荷的銑削和磨削為主，因此此時選用全合成的切削液比較適宜。

其次，要考慮到加工的材質、速度與精度等。由于在實際生產中加工的材質種類繁多，如高硬度合金、不銹鋼、鈦合金、鋁合金、鎂合金、銅合金、普通鋼、鑄鐵等。不同材質的產品在加工中所要求的切削液的加工性能、耐銹蝕性、抗硬水性都是不同的，因此切削液的選擇必須與之相適應。同時由于加工的速度、精度不同，對于切削液的與冷卻性能的要求也不相同。通常國外的切削液基本以加工材質的不同分為：難加工金屬如高硬度合金用切削液，有色金屬如鋁、銅合金用切削液及黑色金屬如鑄鐵、普通鋼用切削液三大類。同時每一大類又按照加工的速度、精度、難易程度分為不同的級別。國內的切削液分類相對比較簡單，品種也相對較少，此時選用主要應考慮到具體的功能性添加劑的種類與含量。

此外，要考慮到切削液的消耗、壽命與廢液處理等。在使用系統及環境相同的條件下，切削液的消耗通常半合成的要比乳化液消耗量減少20％-30％左右，全合成的要比半合成的減少6％-12％左右。集中冷卻液系統切削液的使用壽命通常要求不低于1年，因為一般的集中冷卻液系統都在100t左右，換液時間比較長，同時費用也較昂貴。在目前的進口生產線上基本都要求在2年以上。乳化液的使用壽命通常不會超過1年，半合成全合成切削液通常在1年以上，在日本及歐洲一些國家中一些大型的集中冷卻液系統的使用壽命已經達到了4-6年。

集中冷卻液系統使用的切削液選用不同于單機切削液的選用，因為它的生產工藝繁雜，加工方式較多，同時可能加工幾種材質的部件，使用壽命也要求相對較長，所以在選用時應以選擇高端的產品向下兼容為主要原則。如系統中有銑、鉆、絞幾種工藝則應以鉆、絞為主；有普通鋼、鑄鐵、有色金屬則應以有色金屬為主。

2 切削液的初裝與更換

集中冷卻液系統切削液使用的好壞與壽命的長短同切削液的初裝或更換新液時的流程有很大的關系。但是―般的廠家或使用者對此沒有給予充分的重視。

在切削液初裝之前一定要對設備的工作臺、管線、液箱、過濾系統做仔細的清洗，同時在添加清水沖洗時要添加一定量的殺菌劑、防銹劑對管線、液箱中可能留存的細菌真菌進行徹底的殺滅及臨時的設備防護。如果是更換系統中舊有的切削液則應在更換切削液前添加系統清洗劑對工作臺、管線、液箱、過濾系統中的浮油、雜質、細菌真菌進行清理及殺滅，再排放完廢液，清理完所有的雜質以后再用清水漂洗，然后才能添加新液。同時配制新液時一定要用去離子水，并將原液向循環中的稀釋用水中不斷緩慢添加。原液向水中添加攪拌均勻后會得到穩定的水包油乳液，如果順序相反則不能得到穩定的乳液，影響切削液的穩定性及使用性能。新液的稀釋用水指標見表1。

3 切削液的日常管理與維護

切削液的日常管理與維護一般分為兩個方面：設備的日常管理與維護和切削液的日常管理與維護。

3.1設備的日常管理與維護

每天定期檢查管路、過濾系統、進排液系統的使用狀況，尤其是過濾系統的鏈軌、濾布及出液口的泵送壓力等，要仔細檢查，做到及時發現問題及時解決，避免影響生產的現象發生。

3.2切削液日常管理與維護

切削液的日常管理與維護包括：日常檢測與現場問題快速處理兩個方面。

3.2.1日常檢測

浮油：浮油通常是由于系統中設備的油品泄漏產生，也有一些是由于切削液不穩定造成其中

的基礎油析出產生的。它對于切削液的危害非常大。由于油的密度低于水，因此切削液箱中的大量浮油，會隔絕切削液與空氣接觸，造成厭氧菌的大量快速繁殖，直接威脅到切削液的使用壽命，當浮油超過0.5％時必須采取措施立即清除。

濃度：現場快速檢測濃度使用折光儀，而實驗室檢測一般使用的是滴定方法。當切削液使用時間比較短，或雖經長時間的使用，但狀況還比較好的情況下，二者的數值應比較接近。當使用時間比較長，切削液的性能已經大幅度下降時，二者的數值會相差很大，多的時候可以達到3％～4％之間，此時應以滴定濃度為準。某公司150t集中冷卻液系統切削液使用兩年時間中的切削液濃度變化情況見圖1。

pH值：pH值是切削液維護中的一個非常重要的指標，它是在現場沒有細菌板測試的情況下快速反應細菌繁殖程度的一個參照物。切削液中的有機組分是細菌的良好食物，細菌在繁殖的同時產生大量的酸性物質，中和掉了切削液中正常的堿性物質，使得切削液的pH值下降。切削液與pH值之間的實測數據見圖2。

硬度：硬度是指切削液中鈣、鎂離子的含量。硬度過高會使切削液不穩定，同時會降低切削液的抗銹蝕能力，嚴重的還會使切削液破乳，產生油水分離現象。硬度過低又易引起切削液起泡。適宜的切削液硬度應保持在50～150μg/g之間。

硬度的不同表示方法：

德國：(dHO)1dHO=17.8μg/g碳酸鈣；

法國：(FHO)1FHO=10μg/g碳酸鈣；

英國：碳酸鈣當量的μg/g濃度。

電導率：電導率大小顯示著切削液中導電離子的多少。導電離子過多會使切削液的防銹性能下降。

細菌真菌：切削液中的細菌通常是指厭氧菌，厭氧菌在沒有氧氣的條件下繁殖很快，當細菌的數量達到107時，經過一兩周切削液就會腐敗變質報廢了。真菌的繁殖則對系統的管線有著堵塞的危險，因此當檢測出切削液中的細菌超過105，真菌為一個+時就應及時添加殺菌劑進行殺滅。

防銹性能：切削液規范的防銹性能測試到目前為止還沒有統一的國際通用標準。原則是按照不同的加工材質選擇相應的實驗標準。

3.2.2現場問題快速處理

現場問題快速處理方法見表2。

(上接第29頁)

4 總結

(1)對于大型集中冷卻液系統切削液的加工性能，精度，防銹，消耗，使用壽命等方面來說，最重要的是按照具體的加工工藝、材質及壽命等要求正確地選擇合適的切削液。如果在切削液的選擇上出現了失誤，對以后的具體使用會產生致命的不良影響。而這些不良的影響是無法從根本上解決的。例如在空調的壓縮機部件的集中冷卻液系統中錯誤的選擇了乳化液，則會造成產品的單件成本(切削液消耗)上升，零件磨削精度不高等直接后果。

(2)切削液的維護應從切削液的初裝開始。應對設備、管線、液箱等進行徹底的清理、殺菌方可初裝新液。

(3)切削液的日常管理與維護中，氣味、pH值、硬度、細菌等都與切削液的使用效果與壽命直接相連。只有做好了及時的檢測與現場問題的快速處理，才可以保證它的使用效果與壽命。

5 結束語

在國內機械加工業的現代化發展過程中，集中冷卻液系統正在被越來越廣泛地應用到生產實際中。相應的大型集中冷卻液系統切削液的選用、日常管理與維護也越來越被人們所重視。它不僅關系到加工產品的精度、質量、成本等一系列的因素，更關系到企業生產的順利進行。正確地選用合適的切削液產品，完善的管理與及時的維護正在成為企業健康發展的重要保障。

參考文獻：

篇3

【關鍵詞】數控技術；維護；更換

隨著機加工的發展，切削液也得到了普及。在機加工過程中，正確地選用切削液，不僅可以降低切削溫度，減少刀具磨損，延長刀具壽命，還可以提高工件表面質量。本文通過簡單介紹了切削液在機加工中對工件、車床、環境的影響，淺析了切削液在機加工中的作用及廢棄切削液的檢測和處理。

1切屑液對機加工的影響

1.1切削液對工件表面質量的影響

合理的選擇切削液并正確的使用，對提高加工工件表面質量是至關重要的。在加工過程中，不同的材質使用不同的切削液，實現了對工件的冷卻、、清洗等作用，防止了因加工產生的大量熱能對工件材質的改變；切削液還可以吸附在工件表面形成吸附膜，對工件加工過程中起到了一定的作用；在高速的機加工過程中，切屑液的使用實現了工件邊加工邊清洗，防止了因鐵銷等吸附在工件表面而對工件劃傷或結渣等。

1.2切削液對機床的影響

對刀具的影響。在加工過程中，切削液可以吸附在刀具表面形成吸附膜，減小了刀具與工件表面的摩擦，同時對刀具起到了一定的防銹作用。當然，最重要的還是切削液的冷卻作用，可以防止刀具因加工過程中受熱而材質發生改變。實踐證明，合理的使用切削液可以成倍的提高刀具、鉆頭、等的使用壽命。

對車床導軌表面的影響。車床長時間的使用，容易造成車床導軌表面磨損嚴重，從而使加工工件表面易產生“雙凹”槽，加工螺紋錐面產生錐距超差。通過對車床內部增加特殊管路，實現切削液對車床導軌進行清洗，從而可以改善這一狀況。

通過對車床切削液管路的重新設計，還可以利用切削液對擋銷板等進行清洗，防止了鐵銷、灰塵等在機床內凝結。切削液內含有防銹添加劑，對機床內部起到了一定的防銹處理。

1.3切削液對員工身體健康及環境的影響

切削液長時間使用容易滋生細菌，主要是厭氧型細菌，厭氧菌生存在沒有氧氣的環境中，每小時分裂為二，代謝釋放出SO2，有臭雞蛋味，切削液變黑。當切削液中的細菌大于106時，切削液就會變臭。長期吸入是對人體有害的。

切削液對環境的危害主要是其廢液對水資源及土壤的污染。礦物質油是切屑液的主要成分之一，未經處理的乳化液含油量高達2000mg/L，對水生物威脅嚴重。切削液中的添加劑對環境的污染也及其嚴重，如氯化石蠟對水生環境的危害，尤其對水微生物、貝類及魚類危害極大。

2切削液的簡單介紹及其作用

2.1切削液的分類

由于加工條件的不同，切削液的選擇也會有區別，根據其主要成分的不同，切削液可以分為兩大類：以水、化學合成水或乳化液為主的水基切削液和以各種礦物質油，動物油，植物油或由他們組成的復合油為主的油基切削液。前者冷卻能力較強，后者性突出。

2.2添加劑在切削液中的使用

為了提高切削液在機加工過程中專項性的作用，通常會在切削液中加入各種添加劑，例如：

油性添加劑：主要有動植物油、脂肪酸、胺類、脂類等，能與金屬表面形成牢固的吸附膜，在較低的切削速度下能起到較好的作用。

極壓添加劑：含有硫、磷、氯等的有機化合物，在高溫下與金屬表面起化學反應，形成能耐高溫和壓力的化學膜。

表面活性劑：即乳化劑，能與礦物質油和水混合乳化，形成乳化液并吸附在金屬表面形成膜。常用得到表面活性劑有石油磺酸鈉、油酸鈉皂等。

通過添加劑的合理選擇和使用，使切削液具有突出的專項作用，在金屬加工過程中廣泛應用。

2.3切削液的作用

通過實踐證明，在機加工過程中，選用合適的金屬切削液，能降低切削溫度60～150℃，降低表面粗糙度1～2級，減少切削阻力15～30%，成倍地提高刀具、鋸條、鉆頭等的使用壽命。并能夠把鐵銷等從切削區沖走，從而提高生產效率和產品質量。故在機加工過程中應用極為廣泛，其具備以下幾方面

作用：切削液侵潤到刀具、工件及切削之間形成吸附膜，減少摩擦和粘結，減小了切削阻力，保證了切削質量，延長刀具的使用壽命。PH值在8～9性能較好。

冷卻作用：在工件切削加工過程中，能及時降低切削區的溫、冷卻刀具和工件，提高了切削效率和切削質量，延長了刀具壽命。切削液冷卻性能的好壞，取決于他的傳熱系數、比熱容、氣化熱、氣化速度、流量、流速及本身溫度等。一般來說，水溶液的冷卻性能最好，乳化液次之，油類最差。

清洗作用：對切削區內的切削和磨料粒子及時沖洗而離開刀具和工件，防治了刀具和工件表面磨損；減小了切削區的阻力，使切削或磨削能夠順利的進行。

防銹作用：在切削液中加入防銹劑使其具有了一定的防銹作用（對黑色金屬具有1～3個月的防銹），防止了工件和機床生銹，對機床的保養和工件的防銹都起到了積極的作用。

斷銷作用：在螺紋等數控加工中，我們還可以在車床內加入斷銷裝置，利用高壓泵對切削液進行加壓（5～10MPa），通過特殊噴嘴對準車刀方向斷續噴出，對車床加工過程中的斷銷起到了積極作用，提高了車床的自動化，減輕了操作手的體力勞動，提高了安全系數。

此外，在機床內通過增加專用管路，切削液對導軌和擋銷板還具有清洗和作用，保證了工作環境的清潔，減小了導軌和擋銷板的摩擦阻力。在工作過程中，降低了員工的工作強度，提高了工作效率和產品質量。

3廢棄切削液的檢測及處理

切削液的工作環境為半封閉式，長時間的工作，切削液中會容有大量的氧化鐵、油污、塵埃等雜質使雜志濃度過高，若不能很好的及時處理，切削液就容易失效，無法繼續使用；同時，切削液在使用過程中會滋生大量的厭氧型細菌，使其變質發出臭味，對員工的身體健康也有一定的危害。這就需要在加工生產中，及時的檢查切削液的質量并作出相應的處理。

3.1切削液檢測標準

3.2切削液維護和處理

3.2.1增大切削液存儲池的容量

適當的增大切削液存儲池的容量，可以有效的延長切削液更換時間。切削液儲量增大，使氧化鐵、油脂、粉塵等雜質在其內的溶解量增大，在工作過程中，可以有效的緩解雜質濃度對切削液的影響。

3.2.2切削液過濾循環使用

切削液中的雜質主要為浮油、鐵銷、灰塵及細菌等，定期持續的過濾清理，能較好的保持切削液的性能，延遲切削液的使用壽命，從而降低切削液使用成本，增長刀具使用壽命和提高工件表面精度。

切削液在維護過程中，我們可以采用相關設備對切削液進行：集中去除雜質破乳取油水質凈化取水樣化驗再循環使用。其主要方法有過濾分離法、沉降分離法、磁性分離法。

3.2.3更換切削液

在工作過程中，我們應該定時的更換切削液。通過更換切削液可以有效的提高生產效率、提高工件表面質量、延遲刀具的使用壽命、對機床也起到一定的維護作用。在切削液更換過程中，我們應該注意到：

（1）排空原液：盡可能完全排空原工作液；

（2）清渣：徹底清除工作液系統和存有工作液的液槽、機床表面、泵和循環管道系統及過濾系統，清除對象包括切屑、污渣、雜油、污泥等雜質，不留死角；

（3）清洗殺菌：用1～2%的切削液和0.1～0.3%的殺菌劑配制清洗液，循環清洗系統；

（4）排空，檢查清洗效果。

同時，對于廢棄切削液的處理應該嚴格遵守國家要求，禁止亂排亂放。

3.2.4抑制細菌滋生

切削液中滋生的細菌以厭氧型細菌為主，抑制細菌的滋生最簡單的方法就是在切削液中不定期加入抗菌劑。其次，要求在停機時對切削液進行定期攪拌或循環，防止車間出現“星期一”臭氣現象。

總之，切削液的使用已得到普及并且發展迅速，在企業以質量謀生存的今日，如何提高產品質量已成為企業發展的重要課題，因此，這就要求我們在日常工作過程中做到定時檢測、定期更換，并對設備等進行改良創新。

參考文獻：

篇4

關鍵詞：切削加工切削液選用

在金屬切削過程中，為提高切削效率、工件精度和降低工件表面粗糙度，延長刀具使用壽命，達到最佳的經濟效果，就必須減少刀具與工件、刀具與切屑之間磨擦，及時帶走切削區內因材料變形而產生的熱量。要達到這些目的，一方面是通過開發高硬度耐高溫的刀具材料和改進刀具的幾何形狀，而另一方面采用性能優良的切（磨）削液往往可以明顯提高切削效率，降低工件表面粗糙度，延長刀具使用壽命，取得良好的社會和經濟效益。

在機械加工中切削液的主要功能是和冷卻作用，加入特殊添加劑后還可起到清洗和防銹的作用，用于保護機床，刀具及工件等物件不被腐蝕。我們在機械加工中，常用的切削液有：水溶液、普通乳化液、極壓乳化液、礦物油、植物油、動物油、極壓切削油等。其中，水溶液的冷卻效果最好，極壓切削液的效果最好，下面本文就針對于常用的金屬切削方法切削液的選用進行探討。

1.車削時切削液的選用

車削加工時最常用的一種切削加工方法，粗車時加工余量較大，因而切削深度和進給量都較大，切削阻力大，產生大量切削熱，刀具磨損也較嚴重，主要應選擇用以冷卻作用為主并具有一定清洗、和防銹作用的水基切削液，將切削熱及時帶走，降低切削溫度，從而提高刀具耐用度，一般選用極壓乳化液效果好。

極壓乳化液除冷卻性能好之外，還具備良好的極壓性，可明顯延長刀具使壽命，提高切削效率，使用水基切削液要注意機床導軌面的保養，下班前要將工作臺上的切削液擦干，涂上油。精車時，切削余量較小，切削深度只有0.05～0.8mm，進給量小，要求保證工件的精度和粗糙度。精車時由于切削力小，溫度不高，所以宜采用高濃度（10%以上）的乳化液和含油性添加劑的切削液為宜。對于精度要求很高的車削，如精車螺紋，要采用菜籽油、豆油劃其他產品作液才能達到精度要求。正如上面所提到的，由于植物油穩定發差，易氧化，有的工廠采用了精密切削劑全損耗系統用油作為精密切削油，效果很好。

2.銑削時切削液的選用

銑削是最常用的平面加工方法，銑削是斷續切削，每個刀齒的切削深度時刻變化，容易產生振動和一定和沖擊力，所以銑削條件比車削條件差。用高速刀具高速平銑或高速端銑時，均需要冷卻性好，并有一定性能的切卻液，如極壓乳化液。在低速銑削時，要求用性好的切削油，如精密切削油和非活性極壓油。對不銹鋼和耐熱合金鋼，可用含硫、氯極壓添加劑的切削油。

3.鉸削

鉸削加工是對孔的精度加工，要求精度高鉸削屬低速小進給量切削，主要是刀具與孔壁成擠壓切削，切屑碎片易留在刀槽或粘接在刀刃邊上，影響刃帶的擠壓作用，破壞加工精度和表面粗糙度增加切削扭矩，還會產生積屑瘤，增加刀具磨損鉸孔基本上屬于邊界狀態，一般采用性能良好并有一定良好性的高濃度極壓乳化液或極壓切削油，就可以得到良好效果。對深孔鉸削，采用性能好的深孔鉆切削油便能滿足工藝要求

4.拉削

拉削是加工內表面的效率較高的加工方法，拉削時拉刀沿著軸線方向按刀刃和齒升并列著眾多刀齒的加工工具，拉削加工的特點是能夠高精度地加工出具有復雜形狀的工件。因為拉刀是貴重刀具所以刀具耐用度對生產成本影響較大。此外，拉削是精加工，對工件表面粗糙度要求嚴格。拉削時，切削阻力大，不易排屑，冷卻條件差，易刮傷工件表面，所以要求切削液的性和排悄性能較好。國內已有專用的含硫極壓添加劑的拉削油。

5.鉆孔

使用一般的麻花鉆鉆孔，屬于粗加工，鉆削時排屑困難，切削熱不易導出往往造成刀刃退火，影響鉆頭使用壽命及加工效率。選用性能好的切削液，可以使鉆頭的壽命延長數倍甚至更多，生產率也可明顯提高。一般選用極壓乳化液或極壓合成切削液。極壓合成切削液表面張力低，滲透性好，能及時冷卻鉆頭，對延長刀具壽命，提高加工效率十分有效。對于產銹鋼、耐熱合金等難切削材料，可選用低粘度的極壓切削油。

6.磨削加工

6.1.普通磨削

可采用防銹乳化液或蘇打水及合成切削液，對于精度要求和精密磨

削，使用精磨液可明顯提高工件加工精度和磨削效率

6.2.高速磨削

通常把砂輪線速度超過50m/s的磨削稱為高速磨削。當砂輪的線速度增加時，磨削溫度顯著升高。從試驗測定，砂輪線速度為60m/s時的磨削溫度（工作平均溫度）比30m/s高約50%～70%；砂輪線速度為80m/s時，磨削溫度比60m/s時又高15%～20%。砂輪線速度提高后，單位時間內參加磨削的磨粒數增加，摩擦作用加劇，消耗能量也增大，使工件表層溫度升高，增加表面發生燒傷和形成裂紋的可能性，這就需要用具有高效冷卻性能的冷卻液來解決，所以在高速磨削時，不能使用普通的切削液，而要使用具有良好滲透、冷卻性能的高速磨

削液，才能滿足線速度60m/s的高速磨削工藝要求。

6.3.強力磨削

這是一種先進的高效磨削工藝，例如功入式高速強力磨削時，線速度為60m/s的砂輪以每分鐘3.5～6mm左右有進給速度徑向功入，功除率可高達20～40mm3/mm.s，這時砂輪磨粒與工件摩擦非常劇烈，即使在高壓大流量和條件下，所測到摩擦區工件表層溫度范圍達700～1000℃，如果冷卻條件不好，磨削過程就不可能進行。在功入式強力磨削時，采用性能優良的合成強力磨削液與乳化液相比，總磨量提高35%，磨削比提高30%～50%，延長正常磨削時間約40%，降低功率損耗約40%，所以強力磨削時，冷卻液的性能對磨削效果影

篇5

關鍵詞：綠色切削液；決策方案；模糊綜合評價

1 切削液概述

切削液是一種用在金屬切削加工過程中，用來刀具和加工件，從而降低切削時刀具與工件間的摩擦力，在的同時能夠對工件進行冷卻、排屑、防銹、清洗、防腐蝕處理。從而帶走切削區的切削熱，降低切削溫度；減小刀具前刀面與切屑，后刀面與已加工表面間的摩擦，降低刀具磨損，延長刀具使用壽命；由于膜的存在，切削力、摩擦和功率消耗減少，加工效率得以提高，工件精度和表面質量有所改善，提升了切削加工的經濟性。切削技術的不斷進步也推動著切削液技術的發展。

2 分類

切削液一般都由帶有特定功能助劑配伍而成，其種類繁多，在分類時一般按其組成的化學成分不同分為非水溶性（油基）液和水溶性（水基）液兩大類兩大類。在高速切削時，油基切削液會因冷卻效果差導致發熱量大，使切削區的溫度過高，是工件產生熱變形，嚴重甚至導致煙霧、起火等現象。以含極壓添加劑的切削油為例，其一般使用在切削速度不超過60m/min的場合。乳化液集成了優良的冷卻性、性與防銹性，適用于發熱量的高速低壓切削。其使用加工范圍廣（可用于所有的輕、中等負荷的切削加工及多數重負荷加工），散熱好，易清洗，經濟性佳，使用安全、衛生。但其也存在易變質、氣味不佳的缺點，因此在使用時不得不加入少量殺菌劑，這也給機床操作人員的健康帶來隱患。化學合成切削液具備有與乳化油接近的的優點，而且比乳化油穩定性和抗腐敗能力要強。但化學合成留下的殘留物容易使工件表面產生銹蝕。不銹鋼，在選用切削液時我們不但要考慮工件的材料還要考慮其加工形式和加工方法。比如在粗加工時，以使用選用乳化液或極壓乳化液和硫化油為主，而精加工時，選用極壓切削油或濃度則要大得多，還會使用礦物油+黑機油或煤油+油酸+植物油的組合。攻絲和鉸孔常用極壓乳化液、鉛油加機械油、等；而滾齒則用極壓乳化液或極壓切削油。若工件材料是高強度鋼多用極壓切削液。

以攻螺紋加工為例，若是俗稱“鉛油”的切削液，其生產效率低，油污不易清洗；若選用合成切削液，雖然冷卻、清洗效果好，但性差，刀具易發生磨損，螺紋質量得不到保證。但若選用微乳化液，它具備乳化液和合成切削液的優點，揚長避短。而微乳化液恰恰是切削液發展的趨勢。

除了考慮到加工要素外，在切削液的選用過程中我們還要考慮到切削液對操作者健康和對環境的影響。目前，市場使銷售的主流切削液大都還有一定毒性的添加劑，如毒性較大的苯酚（殺菌劑），低毒但卻被公認的是強致癌物質亞硝酸鈉（防銹劑），強刺激性的甲醛（殺菌劑），此外，不少切削液因礦物油、表面活性劑的脫脂作用，或因防腐殺菌劑的刺激性，及無機鹽、有機胺等堿性物質的作用，易使皮膚產生皮炎。其產生的油霧對呼吸系統和眼睛也有一定的刺激性。另外切削液產生的油霧容易導致設備銹蝕，電器故障，滑動面摩擦增大，難降解的礦物油會對水資源和土壤資源產生污染。

3 切削液的發展趨勢

開發綠色切削液，推廣集中冷卻系統，即把機械加工設備各自獨立的冷卻裝置合并為一個冷卻系統，使切削液維護管理上水平。研究干切削、最小量切削和削液廢液處理成為研究的主方向。

4 應用實例

本文根據參考資料[3]針對SG—3新型合成切削液，按照二級模糊綜合評價方法對其綠色性進行評價。

權重集的確定采用層次分析（AHP）法中的1～9比例標度法。對于健康指標、環境指標及安全指標這3項而言，健康指標比安全指標重要，而環境指標則介于兩方之間。

評價結果表明，切削液的綠色性好或一般的比例遠大于差的比例，因此SG-3新型合成切削液是一種可以選擇的綠色切削液。

參考文獻：

篇6

關鍵詞：石油機械設計 材料 標準化 冷作硬化 殘余應力 劑

在市場經濟中,企業要在競爭中處于不敗之地,靠的就是高質量、低成本的產品。石油機械設計工作的重要性,不僅在于它是生產技術準備工作的第一步,而且還在于它將嚴重影響產品的質量和成本,雖然影響產品成本的因素很多,但主要與設計、制造和原料有關。

1、石油機械設計中對材料的選擇

在我們的具體的生產過程之后中,我們在所需要的石油機械零件的設計與制造過程中,材料的選擇是十分關鍵的,這件很關鍵的影響到使用性能、使用壽命及制造成本。當碰到零件的材料選擇問題時,一般都是參考相同零件或類似零件的用材方案,選擇一種傳統上使用的材料(這種方法稱為經驗選材法)。雖然現在我們的可以參考的標的不是很多,與此同時我們面臨的主要問題是材料的性能(如耐腐蝕性能等)又無比較成型的時刻要求,他們僅僅根據簡單的計算和手冊提供的數據,信手選定一種較萬能的材料。這就要求我們的交給你個技術企業在很大程度上實現我們的技術要求,最后事實現在我們的在實際工作中許多石油機械工程師,常常把零件的材料選擇看成一種簡單而不太重要的任務。石油機械零件材料的選擇應滿足基本要求:（1）使用性能要求。材料在使用過程中的表現,即使用性能,是選材時應考慮滿足的根本要求。不同零件所要求的使用性能是很不一樣的,有的零件主要要求高強度,有的則要求高的耐磨性,有的甚至無嚴格的性能要求,僅僅要求有美麗的外觀。因此,在選材時,首要的任務就是準確地判斷零件所要求的主要使用性能。（2）工藝性能要求。材料的工藝性反映的是材料本身能夠適應各種加工工藝要求的能力,即要求所選材料在加工制造時首先能夠造出成品來,并且能夠便于制造、同時必須保證質量。

2、石油機械設計標準化是提高產品質量降低成本的主要途徑

我們的石油機械質量的前提是其零件的質量要求,這就在很大程度上要求我們對于石油機械零件設計工作來說,實際的工作中要求我們實現標準化的要求。在這里我們所談到的零件的標準化,就是通過對零件的尺寸、結構要素、材料性能、檢驗方法、設計方法、制圖要求等,制定出各式各樣的大家共同遵守的標準。標準化帶來的優越性表現在:(1)能以最先進的方法在專門化工廠對那些用途最廣的零件進行大量的、集中的制造,以提高質量、降低成本。(2)統一材料和零件的性能指標,使其能夠進行比較,并提高零件性能的可靠性。(3)采用標準結構及零、部件,可以簡化設計工作,縮短設計周期,提高設計質量。搞好設計階段的標準化工作是降低產品成本的重要途徑在市場經濟體制下,生產廠家應根據市場的需求變化,不斷更新產品品種,提高產品質量,降低物資消耗,提高經濟效益。

3、影響機加工件表面層物理力學性能的因素

我們現在的機器設備零件加工企業要求我們的石油機械加工中工件,由于其受力不同,其自身的性能有著很大的變化,從而能產生的性能上的差異,主要是為了表現為表面層的金相組織和硬度的變化及表面層出現的殘余應力。表面層金相組織的變化。石油機械加工過程中在加工區由于加工時所消耗的熱量絕大部分轉化為熱能使加工表面出現溫度的升高。當溫度升高到超過金相組織變化的臨界點時,表面層金相組織就會發生變化。一般的切削加工,切削熱大部分被切屑帶走,因此影響也較小。但對磨削加工來說,由于單位面積上產生的切削熱比一般切削方法大幾十倍,切削區的高溫將引起表面層金屬的相變。當磨削深度增大時工件表面及表面下不同深度的溫度都將提高,容易造成燒傷;當工件縱向進給量增大時,磨削區溫度增高,但熱源作用時間減小,因而可減輕燒傷。但提高工件速度會導致其表面粗糙度值增大。提高砂輪速度可彌補此不足。實踐證明,同時提高工件速度和砂輪速度可減輕工件表面燒傷。冷卻方式。采用切削液帶走磨削區熱量可避免燒傷。但由于旋轉的砂輪表面上產生強大的氣流層,切削液不易附著,以致沒有多少切削液能進入磨削區。但當進給量較小時,由于刀具刃口圓角在加工表面單位長度上的擠壓次數增多,硬化程度也會增大。刀具。刀具刃口圓弧半徑增加,對表層擠壓作用大,使冷硬增加;刀具副后刀面磨損增加,對已加工表面摩擦增大,使冷硬增加;刀具前角加大可減小塑性變形,使冷硬減小。工件材料 工件材料的硬度越低,塑性變形越大,切削后冷作硬化現象越嚴重。表面層的殘余應力。切削過程中金屬材料的表層組織發生形狀和組織變化時,在表層金屬與基體材料交界處將會產生相互平衡的彈性應力,該應力就是表面殘余應力。

4、劑的特性及應用

為了使工件得到所期望的幾何形狀、尺寸精度和表面質量,需要對工件進行切削、研磨、沖壓、軋制和拉拔等,金屬加工劑是金屬在加工工藝過程中所使用的冷卻材料。

4.1 劑的作用和技術要求

我們使用的金屬切屑劑的主要目的是:(1)延長刀具的使用壽命;(2)保證和提高工件的加工尺寸精度;(3)改善工件表面的光潔度;(4)及時排除金屬屑,確保切削過程順利進行。

4.2 金屬切削劑的選擇

選擇金屬切削劑,首先要根據切削加工的工藝條件及要求,初步判斷選取純油性或水溶性切削劑。通常我們可以根據機床供應商的推薦來選擇;其次,還可以根據常規經驗進行選取,如使用高速鋼刀具進行低速切削時,通常采用純油性,使用硬質合金刀具進行高速切削時,通常可以采用水溶性;對于供液困難或切削液不易達到切削區時采用純油性金屬切削液（如攻絲、內孔拉削等）,其他情況下通常可采用水溶性金屬切削液等。機械找堵水技術03年至11年在錦州采油廠共累計實施118井次,累增油2.87×104t。年平均打壓換層成功率為78%。07年打壓換層成功率較低,只有36%。換層失敗的原因主要有套管漏、封隔器座封不牢、打壓開關砂堵等,針對這些問題,技術人員對機械找堵水設備進行了相關技術改進,使得08年及以后的年換層成功率有了顯著上升

5、結語

總之,在市場經濟中,為了更好滿足企業的發展,石油機械產品越來越先進,品種越來越多。這就要求我們在石油機械設計當中,對材料的選擇、標準化的應用提高到一個新的認識,在加工過程中,減少影響表面層物理力學性能的因素以及劑的合理運用。努力把我們加工成本降到合理的水平,從而提高企業的經濟效益。

參考文獻

[1]梁耀能.石油機械工程材料[M].南理工大學出版社,2002,2.

[2]胡家秀.石油機械設計基礎[M].石油機械工業出版社,2001,6.

篇7

常見的節約資源型機械制造工藝技術有如下三種：

1.1環保型機械制造工藝技術。

此技術與我國環境保護目標相呼應，借助當代最先進的科學技術手段，將機械制造中產生的環境污染降至最少，從而保護了人們的身體健康。

1.2節約能源型機械制造工藝技術。

當今工業生產過程中普遍存在著能源過量消耗的問題，而該技術以綠色制造的為生產觀念，以節約能源為生產目標，促進我國經濟的可持續發展。

1.3節約資源型機械制造工藝技術。

主要是節約利用生產原材料，再生產過程中簡化工藝流程，能夠有效節約原材料。為最大限度的提高原材料的利用率，且保證不會影響機械功能，可適當減少零部件的數量以及重量。我國應大力倡導節約資源型機械制造工藝技術的使用，從而促進國家經濟的可持續發展。

2節約資源型機械制造工藝技術簡述

近幾年來，我國致力奮斗于資源節約型以及環境保護型社會的建設工作中，加大了對環境的保護力度，并通過結合節約資源型機械制造工藝技術充分利用資源，減少資源的浪費。在傳統加工過程中切削液占據著主要地位，其能冷卻零件，還能通過對零件進行清洗工作以防止零件生銹。由此可見這種液體可以大量用于切削區進行零件清洗以及工作。而切削液的大量使用造成了嚴重的環境污染問題，因此需要國內人士引起重視。

2.1干式加工技術

首先，大量使用切削液會增加制造成本。比如在調查研究收割機制造行業的成本時，經統計發現:切削液的制造成本占整個工業成本的20%。工業生產過程中切削液的制造成本主要體現在切削液的購買以及設備的維護及設備中。其次，大量使用切削液會造成嚴重的環境污染問題。切削液中含有大量硫、氯以及礦物油等，這些物質對環境來說是一個巨大的威脅。如果使用切削液過程中出現偏差，將直接導致環境受到污染。最后，工作人員在使用切削液的過程中，其自身身體健康就受到了威脅。生產過程中難免要與切削液進行接觸，如果接觸時間過長，將會使得工人的呼吸道以及皮膚出現問題。為此，在工業生產過程中可引進干式加工技術，使得工人們免受皮膚病以及呼吸道疾病的干擾。通過對干式加工技術進行全面研究分析得知，干式加工技術是新時期節約資源的一種機械制造工藝技術，不同于以往傳統模式下大量使用切削液的情形。工業生產過程中引用此技術能夠確保加工得到的切屑不再受到切削液的污染，從而減少了制造成本，降低了環境污染程度，進而保證了人們的身體健康。

2.2少無切削加工制造工藝技術

面對切削液給人們的身體健康以及環境帶來的巨大威脅，相關工作人員應結合現代先進的綠色切削技術，以減輕切削液帶來的負面效應。綠色切削與我國發展綠色制造產業的要求相呼應。此技術主要適用于齒輪型花鍵、形狀相異的孔類零部件以及有色金屬類型零件等。該技術相比于傳統工業技術具有顯著地優勢：能夠有效降低日常工業生產過程中材料的消耗量，從而大大地降低了工業生產成本。2.3低溫切削加工制造工藝技術低溫切削加工制造工藝技術普遍用于加工難度大的材料加工過程中，比如高錳鋼、鈦合金以及淬硬鋼等材料。該技術需要配置低溫冷風設備并安裝低沸點冷卻裝置以及氮氣流裝置。然而該技術的引用必將導致生產制造成本的增加。由此可見，該技術還不夠成熟，還需對此技術進行進一步的改革。2.4高速切削加工制造工藝技術機械制造生產過程中如果使用粗糙的零件進行加工，必將增加加工余量，降低了生產效率，也造成了材料的過度浪費。為有效提高工件的質量，可引進高速切削加工制造工藝技術，該技術不僅提高了切削速度，同時還減小了切削力度，保證了工件的質量。

3節約資源型機械制造工藝的具體應用

3.1風冷卻切削技術的應用

現代機械制造加工技術的應用主要是為了同時解決冷卻與兩方面的問題，一般可采用我風冷卻切削技術。該技術工藝通過使用除濕器除去空氣中的水分,再將無水分的空氣輸送至空氣冷卻器中，當空氣溫度降到零下二十攝氏度以后，再將冷風送至切削部位,并適量噴灑無害植物油以防止生銹。該技術有效地實現資源的節約目的。

3.2干式加工技術的應用

干式加工技術被廣泛運用于干磨削以及干切削工作。前文已經介紹了大量使用切削液的危害，而干式加工技術能夠有效解決切削液的使用帶來的環境污染問題。既降低了生產成本，又保證了環境質量。首先介紹干式加工技術在干式磨削中的運用。傳統的磨削加工會造成大量的油氣和煙霧，導致環境受到嚴重威脅，而且也加大了機械加工的成本。而干磨削加工方式有效地彌補了傳統磨削加工的不足之處。干式磨削是通過借助熱交換器，對空氣進行冷卻壓縮，當空氣溫度降低至零下一百攝氏度以后，在磨削部位適量噴灑氮氣，能夠有效減少壓縮空氣產生的熱量，最大限度的避免了工件發生變形情況。第二，干式加工技術在干切削中的運用。該技術主要對干式齒輪、干銑削、干車削等進行加工。是目前使用最為廣泛的加工技術。例如，對絲杠進行加工時，應先對處在較軟工件上的螺紋進行加工，然后對該工件進行淬硬處理，最后進行精磨處理。這樣不僅縮短了加工時間，而且極大地提高了加工的效率。

4結語

篇8

關鍵詞：靜電冷卻；干式切削；鈦合金

1.引言

美國的統計數據顯示，與切削液使用有關的花費約占總制造費用的16%，是刀具費用的3～4倍。德國汽車制造業的調查數據顯示，把切削液和有關設備費、能耗費、處理費、人工費、維修費、材料費都加在一起達到全部工件加工成本的7%～17%，而全部刀具費用僅為總制造費用的2%～4%。干式切削技術是為適應全球日益高漲的環保要求和可持續發展戰略而發展起來的一項綠色切削加工技術。目前德國、美國和日本等工業發達國家把這項技術已成功應用到生產領域。干式切削的方法有：高速干式切削、低溫冷風切削、液氮冷卻切削等，靜電冷卻干式切削便是其中的一種。

2.靜電冷卻干式切削裝置

2.1.湯森放電理論

氣體中的載流子是離子和電子。由于在正常壓力和溫度下，外界電離因素（熱、光和輻射等）所產生的載流子極少，空氣中1cm3體積中，1秒中僅產生4 ～6對。無外加電場時，這些載流子會因復合而消失，當外加極弱電場時，除一部分載流子仍有復合而消失外，另一部分漂移到電極上而被中和，漂移到電極上的電子與電場強度成正比，此時氣體內的電流密度正比于電場強度，符合歐姆定律。進一步提高電場強度，這時電離因素所積累的能量將逐漸增大，當電場強度增加到一定的強度，離子積累的能量大到與氣體分子碰到時足以使它離解，被碰撞分子離解為正離子和電子。由于載流子增多，電流不再保持恒定而迅速上升，新形成的離子和電子在電場作用下積累能量，再碰撞分子，產生新一代的載流子。這樣，整個電離過程像雪崩似的發展下去，載流子數激增，因而氣體內的電流無限增加。此時，空氣失去絕緣性能而被擊穿。

2.2. 靜電冷卻裝置

靜電冷卻干式切削的實質在于向切削區域輸送經過放電處理的空氣。空氣經過空氣壓縮裝置加壓后以適合的速度通過靜電冷卻裝置，使空氣離子化、臭氧化。然后通過傳輸系統把電離空氣送到切削區，在切削點周圍形成特殊氣體氛圍，既降低切削區的溫度，又能在刀具與切屑、刀具與工件接觸面上形成起作用的氧化薄膜，并使被加工表面呈壓縮應力。

靜電冷卻裝置由供電電源裝置、空氣壓縮裝置、靜電場裝置、電離空氣的傳輸系統、噴嘴等組成。（見圖1）

3.靜電冷卻作用

常規切削加工中，切削液的作用機理有：冷卻作用；作用；清洗作用；防銹作用。靜電冷卻技術具有：冷卻作用；作用；表面鈍化；清潔作用；切屑斷裂和導出等。

3.1.冷卻作用

由于存在帶電離子，經過放電處理的空氣的冷卻作用遠高于普通空氣。向切削區域輸送空氣的溫度介于-10℃～-20℃之間，當空氣流直接冷卻和被加工材料遭受破壞所需要能量減少時，產生溫度下降 。在溫度下降時會出現列賓捷而效應。

3.2.作用

作用主要取決于切削過程中存在臭氧和離子被摩檫表面所吸收并同其化學鍵結合而形成為邊界薄膜。薄膜厚度介于數百到數千nm之間，其抗剪強度略高于流體動力油，但遠低于金屬。

3.3.表面鈍化

由于物理——化學等離子體活性組分發生反應的結果，而切削區域的物理——化學等離子體是在高溫分解轉化過程中，在伴隨有氧氣以及存在高剪切應力和外激電子發射條件下出現的。因為臭氧、氧和各種成分的帶電離子有足夠高的濃度，鈍化過程可以更高速度進行。

3.4.清潔作用

清潔作用是指零件被加工表面和刀具清除切削區域碎屑、碳化物和非金屬夾雜物的能力。靜電冷卻的清潔作用相當顯著。

3.5.切屑斷裂和導出

對切屑形成過程控制，不僅可以通過改變切削參數和刀具幾何角度來實現，也可通過改變靜電冷卻裝置的工作規范和該裝置的噴嘴對刀具和工件的位置來實現。

4.靜電冷卻干式切削鈦合金的試驗及分析

試驗數據

試件：BT20鈦合金（近α鈦合金）

刀具：YD15外圓車刀

儀器和設備：車床，靜電冷卻裝置

試驗方法：在同樣的切削參數下，對切削液冷卻和靜電冷卻的試驗數據進行分析比較

試驗表明：在靜電冷卻干式切削條件下，選用切削性能先進的新型刀具材料，合理的刀具幾何參數和切削用量，對鈦合金的切削加工達到了常規切削。提高了刀具耐用度、生產效率、降低了生產成本。尤其在高速精加工中效果更加明顯。

5.結束語

靜電冷卻技術從源頭上解決了切削液污染環境和危害工人健康，又減少了資源和能源消耗的弊端，較好的解決了生態環境、技術與經濟間的協調關系與可持續發展。靜電冷卻技術亦為難加工材料切削技術的發展，增添了探索途徑。

參考文獻：

篇9

（西安石油大學機械工程學院，陜西 西安 710065）

【摘　要】本文主要分別講述了縱向毛細形成的原因是刀具表面不平整引起的犁耕作用；橫向毛細管形成的原因是硬質點嵌入切屑中在與刀具的相對滑動中撕裂切屑形成橫向縫隙。在此模型的基礎上總結了低溫MQL的機理，并通過實驗數據驗證油膜的存在。

關鍵詞 機理；毛細管模型；模型

0　引言

常規的微（MQL）技術在切削難加工材料時，切削區的溫度過高使刀具表面的膜失去了效果，造成刀具劇烈磨損。若采用有效的降溫手段，使切削區達到-10~-40℃，可以進一步提高MQL的效果，并且能夠有效減輕高溫摩擦對刀具產生的劇烈磨損。

低溫冷風微量技術通過降低壓縮氣體的溫度，一方面提高切削區換熱的強度，改善換熱效果；另一方面，換熱效果的提高又可以使液滴形成的膜進一步保持能力，從而降低刀具磨損，提高加工質量。但是目前該項技術還存在不少問題：（1）使用低溫冷風MQL技術時如何能夠保證切削區的溫度，達到設計要求的-10~-40℃；（2）微量液的機理不明，是否有油膜的產生；（3）對風冷切削技術缺乏系統性的試驗研究，對一系列技術參數沒有量化和優化。

1　低溫冷風MQL機理

根據縱橫交錯毛細管模型，本研究進行了流場模擬和霧化實驗觀測，總結描述出低溫MQL油膜的形成過程。如圖1所示，在切削過程中切削變形區摩擦界面上由于強大的擠壓及剪切應力和切削刃處的不平整，沿著切屑的流出方向會產生縱向主毛細管，而橫向的毛細管[1]是由于在冶煉中以及擠壓和剪切應力作用下，產生的小的硬質點，由于擠壓作用硬質點會嵌在切屑內部（圖1a），刀-屑相對運動中，硬質點會使切屑接觸面上形成空隙（圖1b），硬質點在摩擦力作用下逐漸擴大形成毛細管（圖1c），如果有積屑瘤的存在，則整個毛細管會更加清晰。

從整個過程來看，毛細管內部為真空，當其一端與大氣相通時外界氣體和高速細粒油快速填充，在繼續的相對運動中，有外部的高壓微量液與毛細管中的液持續補充，與此同時，翹曲切屑與刀體之間也會存在縫隙，液顆粒，會在高壓下持續進入縫隙中，從而形成了局部類油楔的邊界模型（圖1d）。

以上油膜的形成過程是主要是針對前刀面的，而后刀面主要的作用是形成已加工表面，它的油膜形成過程，可描述為如下：在擠壓及剪切應力下，撕裂后的金屬，留下極不光滑表面粗糙度，工件和刀具之間的過渡表面接觸區存在很多間隙，細小的油顆粒，在高壓氣體作用下，噴入間隙中，從而在刀具后刀面與工件之間形成一層不均勻油膜，在工件與刀具之間的相對運動中提供后刀面的。

在高壓冷風的攜帶下，油微粒，進入金屬間隙，吸附在金屬表面，同時，冷風帶走了切削產生的大部分熱量，同時，也降低了油本身的溫度，油在低溫下，粘度會增加，會在刀體上形成抗壓性能更好的油膜。

2　低溫MQL機理實驗研究

2.1　實驗方案

為探究低溫冷風切削機理。對比分析不同條件下，對鈦合金切削力及切削溫度產生影響的原因。因此設置如下三種試驗環境：

環境一：在僅提供低溫冷風的情況下。

環境二：在低溫冷風MQL條件下切削。

環境三：在利用機床自身的冷卻液澆注式冷卻條件下，進行車削試驗。

試驗儀器：CTL-40/1.5型冷風射流機；ACCU-LUBE微量噴油系統；DT8300測溫儀；CA-1A動態電阻應變儀；三向車削測力儀。

以鈦合金（TC4）和45#鋼圓棒料做為試驗切削材料。選用切削用量為轉速n=350r/min、切削深度ap=0.5mm、進給量f=0.3mm/r。

2.2　實驗結果及分析

從圖2中，三種環境從切削力Fz對比來看，冷風切削和澆注式切削時的切削力要大于低溫冷風MQL切削，而澆注式比冷風切削稍大；在相同的切削參數下，切削鈦合金時產生的切削力要比45#大。冷風MQL條件下切削力比干式切削的切削力小接近17%。

影響切削力大小的參數主要有：切削用量三要素（切削深度>進給量>切削速度）；刀具的幾何參數（前角、主偏角、負倒棱、刀尖圓弧等）；刀具材料（高速鋼>硬質合金>陶瓷刀具）；刀具磨損情況；切削液類型（無切削液>乳化液>油）。

而在本次試驗中，采用的切削參數是一樣的，并且使用同一把車刀，刀具的材料是YG8，連續車削兩層鈦合金，對刀具后刀面的磨損幾乎可以忽略不計。兩次實驗中一次只采用低溫冷風、另一次試驗中采用的是低溫冷風微量，差別只是增加了少量的油。但是從圖2中可以看出，低溫MQL的切削力比冷風車削的小接近17%，這部分減小的力，就是增加微量油的結果，也就是油產生油膜后使得切削阻力降低，從而降低了切削力。

實驗結果圖3中在三種環境下，在相同的切削速度下可以發現澆注式的條件下，切削區的溫度最低。冷風MQL與冷風切削的測量溫度相對較高，這兩種環境相比較切削溫度相差不多。冷風MQL略低一些。澆注式的冷卻主要是靠大量切削液的對流換熱方式，澆注式的切削液流量大流速低，切削液來不及到達切削主區間隙，及時冷卻切削前刃部位，因為水的比熱容最大，可以迅速帶走切削熱，因此，測量溫度較低。

冷風MQL的冷卻效果比純冷風效果好，主要原因還是在于冷風MQL比單純冷風多了少許油，而這些油在冷風高速氣流的攜帶下對刀具、切屑、工件之間的切削區進行強力降溫，并迅速在切屑和刀具之間形成油膜，使切屑的溫度來不及傳遞到刀具、工件，這是冷風切削的降溫機理。另一方面，在冷風降溫同時低溫油膜使得切屑與刀具之間摩擦類型發生了變化，由干摩擦，變成了邊界摩擦，這使得摩擦減少，同時摩擦熱也相應減少。因此，在低溫冷風微條件下，切削溫度較低，由于油膜的保護刀具在這樣的環境下使用壽命更長。

從圖4中A圖可以清晰看到，切屑邊緣的鋸齒狀毛刺，這是在切屑擠壓變形中，刀具施加的剪切和擠壓力克服了切削材料的屈服強度和拉伸強度，即克服了材料的動態強度，造成切削材料的周期性屈服變形，形成了規律的鋸齒狀毛刺。從C中可以更明顯的看到，由于周期性的屈服而造成原本光滑的表面變成了粗糙不平的翹曲面。而從B圖中可以清晰看到清晰沿著切屑流出方向由于摩擦而形成的溝壑痕跡。

正是由于切屑中類似圖4A和B處，切屑產生的翹曲和由于摩擦撕裂產生的橫向毛細管，使得微量油在高壓的冷風攜帶下，吹入到切屑與刀具之間的縫隙中，填滿縫隙，在切屑與刀具之間的相對運動中，形成類油楔邊界模型。

3　結論

在前人毛細管模型的研究和實際觀察，提出一種單個縱橫毛細管模型，通過實驗數據分析和對切屑的觀測，可以得到結論如下：

（1）通過對切屑形態和表面觀察，證明油進入通道的存在（單個縱橫交錯毛細管模型）；

（2）通過低溫MQL和冷風切削實驗數據（切削力減小接近17%、切削溫度降低8%），接驗證油膜的存在；

（3）油通道和油膜的存在，印證低溫冷風MQL機理。

參考文獻

［1］嚴魯濤,袁松梅,劉強.微量技術作用機理研究[J].制造技術與機床,2009(1):57-59.

篇10

【關鍵詞】不銹鋼；切削加工；加工方法

1.引言

與優質碳素結構鋼相比，不銹鋼材料加入了Cr、Ni、N、Nb、Mo等合金元素。這些合金元素的增加，不僅提高了鋼的耐蝕性，對不銹鋼的機械性能也有一定影響。如馬氏體不銹鋼4Cr13與45號中碳鋼相比，具有相同的含碳量，但相對切削加工性只有45鋼的58%；奧氏體不銹1Cr18Ni9Ti只有40%，而奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼韌性高、切削性更差。

2.不銹鋼材料切削難點分析

在實際加工中，切削不銹鋼往往伴隨著斷刀、粘刀現象的發生。由于不銹鋼在切削時塑性變形大，產生的切屑不易折斷、易粘結，導致在切削過程中加工硬化嚴重，每一次走刀都對下一次切削產生硬化層，經過層層積累，不銹鋼在切削過程中的硬度越來越大，需要的切削力也隨之升高。

加工硬化層的產生、切削力的增高必然導致刀具與工件之間的摩擦增大，切削溫度也隨之升高。并且，不銹鋼的導熱系數較小，散熱條件差，大量切削熱集中刀具與工件之間，使已加工表面惡化，嚴重影響了已加工表面的質量。而且，切削溫度的升高會加劇刀具磨損，使刀具前刀面產生月牙洼，切削刃產生缺口，從而影響工件表面質量，降低了工作效率，增加了生產成本。

3.提高不銹鋼加工質量的方法

由上可以看出，不銹鋼的加工比較困難，切削時易產生硬化層，容易斷刀；產生的切屑不易折斷，導致粘刀，會加劇刀具的磨損。針對不銹鋼這些切削特點，結合生產實際，我們從刀具材料、切削參數及冷卻方式三方面入手，找到提高不銹鋼加工質量的方法。

3.1 刀具材料的選擇

選擇合適的刀具是加工出高質量零件的基礎。刀具太差，加工不出合格的零件；選擇過好的刀具，雖然能滿足零件的表面質量要求，但容易造成浪費，提高了生產成本。結合不銹鋼切削時散熱條件差、產生加工硬化層、易粘刀等特點，選擇的刀具材料應滿足耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼親和作用小的特點。

3.1.1 高速鋼

高速鋼是加入W、Mo、Cr、V、Go等合金元素的高合金工具鋼，具有較好的工藝性能，強度和韌性配合好，抗沖擊振動的能力較強。在高速切削產生高熱情況下（約500℃）仍能保持高的硬度（HRC仍在60以上），高速鋼紅硬性好，適合制作銑刀、車刀等銑削刀具，可以滿足不銹鋼切削時產生的硬化層及散熱性差等切削環境。

W18Cr4V是最典型的高速鋼刀具，自1906年誕生以來，已經被廣泛制作成各種刀具以滿足切削加工的需要。但隨著各種被加工材料機械性能的不斷提高，W18Cr4V刀具已經不能滿足難加工材料的加工要求。高性能的鈷高速鋼應時而生。與普通高速鋼相比，鈷高速鋼具有更好的耐磨性、紅硬性和使用的可靠性，適合高切除率加工和斷續切削加工，常用牌號如W12Cr4V5Co5。

3.1.2 硬質合金鋼

硬質合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC）微米級粉末為主要成分，以鈷或鎳、鉬為粘結劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成的粉末冶金制品。硬質合金具有強度和韌性較好，耐熱、耐磨、耐腐蝕、硬度高等一系列優良性能。在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度，適合不銹鋼、耐熱鋼等難加工材料的切削加工。常見硬質合金主要分為三類：YG類（鎢鈷類硬質合金）、YT類（鎢鈦鈷類）、YW類（鎢鈦鉭（鈮）類），這三種合金的成分不同，用途也有很大差別。其中YG類硬質合金由于具有較好的韌性，導熱性也較好，可以選擇較大的前角，適合不銹鋼的切削。

3.2 切削不銹鋼刀具幾何參數的選擇

1）前角γo：結合不銹鋼強度高、韌性好、切削時切屑不易被切離等特點，在保證刀具有足夠強度的前提下，應選用較大的前角，這樣既可以減小加工對象的塑性變形，也能夠降低切削溫度和切削力，同時減少硬化層的產生。

2）后角αo：增加后角將減小加工表面與后刀面的摩擦，但切削刃的散熱能力和強度也隨之降低。后角的大小取決于切削厚度，切削厚度大時，宜選較小后角。

3）主偏角kr、副偏角k′r、：主偏角kr的減小可增加刀刃工作長度，有利于散熱，但在切削時會增加徑向力，容易產生振動，常取kr值為50°～90°，若機床剛性不足，可適當加大。副偏角常取k′r=9°～15°。

4）刃傾角λs：為了增加刀尖強度，刃傾角一般取λs=7°～—3°。

3.3 切削液和冷去方式的選擇

由于不銹鋼的切削加工性較差，對切削液的冷卻、、滲透及清洗性能有更高的要求，常用的切削液有以下幾類：

1）乳化液：比較常見的冷卻方式，具有較好的冷卻、清洗、性能，常用于不銹鋼粗車。

2）硫化油：切削過程中能在金屬表面形成高熔點硫化物，而且在高溫下不易破壞，具有良好的作用，并有一定的冷卻效果，一般用于鉆孔、鉸孔及攻絲。

3）機油、錠子油等礦物油：其性能較好，但冷卻和滲透性較差，適用于外圓精車。

在切削加工過程中應使切削液噴嘴對準切削區，或最好采用高壓冷卻，噴霧冷卻等冷卻方式。

4.以把手為例子，分析不銹鋼銑削過程中的加工方法

該零件雖然結構簡單，但零件材料為1Cr18Ni9Ti，屬于奧氏體不銹鋼，厚度12，切削量較大，加工硬化嚴重。若采用逆銑，則刀齒先在已經硬化的表面上滑行，加工硬化會更嚴重，所以此零件最好采用順銑加工外形尺寸，以便減小加工硬化以及銑削時帶來的沖擊、振動，保護銑刀刀齒不易崩刃。不對稱順銑法能保證切削刃平穩地從金屬中切離，切屑粘結接觸面積小，在高速離心力的作用下易被甩掉，以免刀齒重新切入工件時，切屑沖擊前刀面產生剝落和崩刃現象，提高刀具的耐用度，零件外形圖見圖1。

另外，選用哪種銑刀呢？針對上述不銹鋼難加工的特點，我們發現銑削不銹鋼的刀具應滿足以下這些特點：切削刃要鋒利，又要能承受沖擊，容屑槽也要大。結合零件外形尺寸以及我所的實際生產，選用大螺旋角銑刀（包括圓柱銑刀、立銑刀）能夠滿足上述條件，同時若把所選刀具螺旋角從20°增加到40°，刀具耐用度也可提高1.5倍以上。

選擇高速鋼立銑刀，銑刀直徑16，轉速300r/min，進給量37.5mm/min銑出六面尺寸。由于不銹鋼銑削時產生大量的熱量，故應選擇合適的冷卻方式。理論上采用噴霧冷卻法效果最為顯著，可提高銑刀耐用度一倍以上，但這種冷卻方式不適用于我們的工作場所，故這里采用10%乳化液冷卻，并保證切削液流量達到充分冷卻。鉗工劃出外形線，需要銑零件的外形尺寸。分析零件內腔有2—R4內角，需選用直徑為8的銑刀。由于銑刀直徑較小，轉速高，故應選擇刀耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼的親和作用小的硬質合金鋼。因為硬質合金鋼具有較高的硬度（70～175HRC），耐850℃～1000℃的高溫，具有良好的耐磨性和耐熱性以及高硬度，其切削速度也比高速鋼刀具提高2到3倍，正適合這里的高速切削。加工過程中應勤于觀察，及時清除刀齒周圍的粘屑，防止粘刀，避免損傷已加工面。

5.結語