如何在加工切削中选择合适的金属切削液？

2025-03-31 19:37:17

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回答1：

在金属切削过程中，为提高切削效率、工件精度和降低工件表面粗糙度，延长刀具使用寿命，达到最佳的经济效果，就必须减少刀具与工件、刀具与切屑之间磨擦，及时带走切削区内因材料变形而产生的热量。
要达到这些目的，一方面是通过开发高硬度耐高温的刀具材料和改进刀具的几何形状，而另一方面采用性能优良的切（磨）削液往往可以明显提高切削效率，降低工件表面粗糙度，延长刀具使用寿命，取得良好的社会和经济效益。在机械加工中切削液的主要功能是润滑和冷却作用，加入特殊添加剂后还可起到清洗和防锈的作用，用于保护机床，刀具及工件等物件不被腐蚀。
我们在机械加工中，常用的切削液有：水溶液、普通乳化液、极压乳化液、矿物油、植物油、动物油、极压切削油等。其中，水溶液的冷却效果最好，极压切削液的润滑效果最好。由于切削液的种类很多，性能差异较大，因此在加工中怎样选择合适的切削液一直是一项比较难以抉择的事。下面主要从工件材料，刀具材料，加工工艺特点及性质等方面谈谈怎么合理选用切削液。
一、根据工件材料选用
在难切削材料中，有的硬度高达65～70HRC，抗拉强度比45号钢的抗拉强度高三倍左右，造成切削力比切削45号钢高200%～250%；有的材料高温硬度和强度高，有的材料加工硬化的程度比基体高50%～200%，硬化深度达0.1~0.3mm，造成切削的困难；有的材料化学活性大，在切削中和刀具材料产生亲和作用，造成刀具产生严重的粘结和扩散磨损；有的材料弹性模量极小和弹性恢复大及延伸率很大，更难于切削。因此，在切削各种难切削材料时，要根据所切材料各自的性能与切削特点与加工阶段，选择相宜的切削液，以改善难切削材料的切削加工性，而达到加工的目的。一般而言：
加工铸铁，铸铝等脆性金属，为避免切屑堵塞冷却系统或粘附在机床上难以清除，一般不用切削液。但精加工时为了提高表面质量，可用润滑好，黏度小的煤油或7%～10%的乳化液。
加工一般钢件，粗加工选用乳化液，精加工选用硫化乳化液。
加工有色金属或铜合金，不宜用含硫切削液，以免腐蚀工件。可选用一般乳化液或切削油。
加工镁合金时，不能用切削液，否则会燃烧起火。
加工难切削工件，如不锈钢，耐热钢及含有铬，镍，钼，锰，钛，铌，钨等元素的材料时，因所含硬质点多，机械擦伤作用大，导热系数低，切削热不易散出，往往难以切削。应选用10%～15%的极压切削油或极压乳化液。
二、根据刀具材料选用
工具钢刀具：其耐热温度约在200~300℃之间，只能适用于一般材料的切削，在高温下会失去硬度。由于这种刀具耐热性差，要求冷却液的冷却效果要好，一般采用乳化液为宜。
高速钢：这种材料是以铬、镍、钨、钼、钒（有的还含铝）为基础的高级合金钢，它们的耐热明显比工具钢高，允许的最高温度可达600℃。使用高速钢刀具进行低速和中速切削时，建议采用油基切削液或乳化液。在高速切削时，由于发热量大，以采用水基切削液为宜。若使用油基切削液会产生较多的烟雾，污染环境，而且容易造成工件烧伤，加工质量下降，刀具磨损增大。
硬质合金刀具：用于切削刀具的硬质合金是由碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）和5%~10%的钴组成，它的硬度大大超过高速钢，最高允许工作温度可达1000℃，具有优良的耐热性能，在加工钢铁材料时，可减少切屑间的粘结现象。在选用切削时，要考虑硬质合金对骤热的敏感性，尽可能使用刀具均匀受热，否则会导致崩刃。在选用切削液时一般油基切削液的热传导性能较差，使刀具产生骤冷的危险性比水基切削液小，所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。在使用冷却液进行切削时，要注意均匀冷却刀具，在开始切削之前，最好预先用切削液冷却刀具。对于高速切削，要用大流量切削液喷淋切削区，以免造成刀具受热不均匀产生崩刃，亦可减少由于温度过高产生蒸发形成和烟污染。
陶瓷刀具：采用氧化铝（Al2O3）、金属和碳在高温下烧结而成，这种材料的高温耐磨性比硬质合金要好，一般采用干切削，但考虑到均匀的冷却和避免温度过高，也常用水基切削液。
金刚石刀具：具有极高的硬度，一般采用干切削。为避免温度过高，也象陶瓷材料一样，许多情况下采用水基切削液。
三、根据加工工艺特点及性质选用
粗加工：由于加工余量及切削量较大，因此在切削过程中产生大量切削热，易使刀具快速磨损，所以需选择冷却功能为主的乳化液或合成切削液。
高速钢刀具加工碳素钢时，应选用3%～5%的乳化液，也可选用合成切削液。高速钢刀具加工铝合金，铜合金时，选用5%～7%的乳化液。加工铸铁铸铝，一般不用切削液。另外还需考虑切削速度，一般而言在低切削速度（小于5m/min）时，如滚齿机的滚齿，插齿，刨床的拉削时，刀具主要是机械磨损，要求切削液有良好的润滑性，宜选用切削油来辅助加工。在较高切削速度（大于10m/min）时，刀具主要是热磨损和电化腐蚀磨损，则要求切削液有良好的冷却性，宜用离子型切削液。
精加工：为减少切屑，工件刀具间的摩擦，保证工件表面，粗糙度和工件精度，切削液应具有良好的渗透性，润滑性和一定的冷却性。一般选用润滑性能较好的极压切削油或高浓度极压乳化液。高速钢或硬质合金刀具精加工碳钢时，选用10%～15%的乳化液，或10%～20%的极压乳化液。精加工铜或铝合金时，为了得到较高精度和表面质量，可用10%～20%的乳化液或煤油。在低切削速度时，为使切削液很快的渗透到切削区域，减少刀具与工件摩擦和粘结，控制积屑瘤形成，降低表面粗糙度，提高刀具耐用度，保证加工精度，宜用10%～15%的极压乳化液。中等切削速度时，刀具既有机械磨损又有热磨损和电化腐蚀磨损宜用8%～10%乳化液或离子型切削液。
半封闭加工：在钻孔，绞孔和深孔加工中，刀具往往处于半封闭状态下工作，排屑，散热条件比较差，加工中产生大量切削热不能及时传出，易造成刀具灼烧，严重破坏工件表面粗糙度，尤其是切削某些硬度高，强度大，韧性大和冷硬现象严重的特殊材料时，问题更突出，不仅会使刀具磨损严重，容易退火，而且容易拉毛已加工表面。为此需用黏度较小的极压乳化油或极压乳化液，并加大切削液的压力和流量，故可以一边冷却，润滑，另一边将切屑冲刷出来。
四、根据机床的类型选用
在选用切削液时，必须考虑到机床的结构装置是否适应。有些机床，如多轴自动车床，齿轮加工机床，设计时就已考虑使用油基切削液，所以没有采用特殊的轴承盖的特殊的装置来保护机床内部机构免受外界水、汽的侵袭，并且这类机床大都靠油基切削液来润滑接近切削区域的运动部件，因而必须使用油基切削液。如果使用水基切削液水溶性会渗透到轴承和机床内部结构，使这些零部件脱油产生腐蚀加速磨损。水基切削液渗入液压系统会使液压油乳化变成油包水或水包油的乳化液，使粘度增大或大幅度下降，改变了液压油的性质，影响液压系统的正常运行。因此，对于那些原用油基切削液的机床，要转用水基切削液时必须慎重，必要时要作适当的改装，否则会导致机床损坏。
以上所述是机械加工中切削液选择的一些基本方法，但是，机械加工种类繁多，加工要求和方法千变万化，同时还需考虑加工成本，因此在实际选用中还需结合实际情况进行科学分析，选择出最合适的切削液来提高加工效率和经济效益。

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