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不同的金屬切削條件下切削液該如何選擇

2024-12-25 12:00:00

不同的金屬切削條件下切削液該如何選擇

機械切削中，使用數(shù)控機床切削時，根據(jù)切削方式的不同，主要有車、銑、鉆、鏜等，根據(jù)去除數(shù)據(jù)的不同，有粗加工、半精加工和精加工；根據(jù)刀具數(shù)據(jù)的不同，有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石、立方氮化硼等，根據(jù)機床的不同，主要有明確要求使用油基切削液的機床、不要求使用的機床、單件小批量生產(chǎn)的機床、批量生產(chǎn)或自動化生產(chǎn)線(柔性制造系統(tǒng))等。

關(guān)于不同的切削方式，同一金屬的切削特性不同，加工難度的變化也不同且明顯。比如同樣使用Q235碳鋼數(shù)據(jù)，為了保證表面粗糙度的質(zhì)量方針，加工螺紋時很難切削其他表面。精加工很難粗加工。難加工需要更高的切削液。切削液的正確使用可以保證加工質(zhì)量，延長刀具的使用壽命，提高加工能力。

粗加工

當(dāng)數(shù)控機床需要粗加工和精加工，或者工件不是在一臺機床上完成時，可以根據(jù)粗加工和精加工的特點選擇切削液。在粗加工中，背切量和進給量都很大，導(dǎo)致切削阻力大，因此產(chǎn)生大量切削熱，傳遞給工件和刀具的熱量相應(yīng)增加，使工件的熱變形和刀具的磨損加劇。應(yīng)選擇以冷卻為主，具有一定的平滑清洗和防銹功能的水基切削液，并在大流量下進行連續(xù)澆注。當(dāng)車削歸因于連續(xù)加工或粗加工余量均勻時，切削熱是要考慮的關(guān)鍵問題，切削液的冷卻效果是首要措施。

在形狀不規(guī)則、余量不均勻、斷續(xù)加工的銑削或加工中，切削速度低于連續(xù)均勻加工，切削熱對刀具和工件的影響小于沖擊和振動，應(yīng)平衡考慮切削液的光滑度和冷卻效果。在機床條件允許的情況下，帶內(nèi)供液孔的內(nèi)孔車床、鏜刀、切槽刀可用于孔加工和堵塞，也可采用壓力供液，噴霧供液可用于難加工數(shù)據(jù)的粗加工，能起到很好的作用。

粗加工工件一般有加工余量。另外，在加工難加工數(shù)據(jù)和有色金屬數(shù)據(jù)時，對表面粗糙度精度的政策要求不高。所以在加工難加工數(shù)據(jù)和有色金屬數(shù)據(jù)時，粗加工時切削液中的化學(xué)成分不高，可以使用水基乳化液。

在對鑄鐵和脆性有色金屬進行粗加工時，這些數(shù)據(jù)的共同特征是切屑正在破碎，細(xì)小的切屑在切削液的沖擊下正在移動。當(dāng)切削液循環(huán)時，大部分會在流經(jīng)切削液箱時堆積，部分會隨著切削液一起移動，堵塞冷卻噴嘴，使切屑粘附在機床的運動部件上(如導(dǎo)軌運動副)。切削液與鑄鐵中的一些成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致切削液崩解，導(dǎo)致切削液功能下降。因為切削液會帶來這些問題，所以一般不使用切削液。為了減少粉塵和切割熱的影響，在有條件的情況下，可以考慮采用吸塵設(shè)備來吸收粉塵、細(xì)小碎屑和一部分熱量。假設(shè)使用切削液，很容易使用水基切削液，需要做好切削液的過濾和凈化工作，避免切削液的崩解和濃度降低。在粗加工中，切削液的濃度低于精加工。

精加工

根據(jù)切削速度的不同，精加工可分為高速精加工和低速精加工。在高速精加工中，油基切削液可以保證工件的外觀質(zhì)量，延長刀具的使用壽命，但其中所含礦物油的粘度和閃點較低，經(jīng)常出現(xiàn)油煙、油霧和油蒸氣，將有毒成分區(qū)分在一起，影響生產(chǎn)環(huán)境，危及操作人員的身心健康。因此，在完成高速切削時，應(yīng)盡可能使用水基切削液中含有極壓添加劑的乳液或微乳液，其濃度應(yīng)高于粗加工時的濃度。低速精加工時，切削溫度低，不易出現(xiàn)上述問題。為了保證工件的加工精度，應(yīng)使用油基切削液。

就粗加工而言，精加工時切削速度高，切屑變形產(chǎn)生的切削熱低于刀面沖突產(chǎn)生的切削熱，切削力小。即使在高速切削中，切削熱引起的工件熱變形也沒有粗加工時那么明顯，刀具使用切削液的原因主要是為了減少刀具后刀面的磨損。精加工時，刀具相對切削速度高，切屑從工件上切下時的瞬時溫度很高。即使使用切削液，如果切削液由于滲透性或壓力差而沒有充分滲入切削區(qū)域，也會使刀面容易磨損。即使刀具還能使用，工件表面粗糙度質(zhì)量也達不到要求，還是要更換刀具。因此，在精加工時，必須使用光潔度明顯、滲透性好的切削液，以延長刀具的使用壽命，保證工件的加工精度和表面粗糙度質(zhì)量要求。

低速完成黑色金屬數(shù)據(jù)時，可選擇主動極壓切削油；低速精加工有色金屬時，應(yīng)選用非活性極壓切削油；高速精整有色金屬時，可選用非活性極壓添加劑乳液。

孔加工

在數(shù)控加工中，孔加工主要是指在車床上鉆孔、鉸孔、車削內(nèi)孔和在鏜床上鏜孔。由于排屑散熱困難，刀具(桿)剛性差，孔加工的切削速度低于外感應(yīng)加工，難度高于外感應(yīng)加工。

鉆孔時用普通麻花鉆鉆孔，歸因于粗加工。鉆孔時排屑困難，不易產(chǎn)生切削熱，往往構(gòu)成刀片的退火，影響鉆頭的使用壽命和加工功率。選擇性能良好的切削液，可以明顯延長鉆頭壽命，提高生產(chǎn)率。一般選擇極壓乳化液或極壓復(fù)合切削液。極壓組成的切削液表面張力低，滲透性好，能及時冷卻鉆頭，對于延長刀具使用壽命和提高加工能力非常有用。對于不銹鋼、耐熱合金等難切削數(shù)據(jù)，可選用低粘度的極壓切削油。

鉆孔時，無論是普通鉆孔還是深孔鉆孔，散熱條件都很差，會產(chǎn)生大量的切削熱。排屑的方向與鉆頭的進給方向相反。切削液需要進入鉆頭邊緣，使其光滑、冷卻并有助于排屑。切削液首先要有優(yōu)良的滲透性，供液方式、流量、壓力也要符合要求。

在游動鉆頭的壽命政策上，油基切削液優(yōu)于水基切削液，水基切削液中極壓微乳液更好，油基切削液中低粘度的活性硫化物油在所有切削液中更好。

因為鉸孔在精加工中屬于低速切屑，所以在鉸孔時，要強調(diào)兩個質(zhì)量方針，即鉸孔的標(biāo)準(zhǔn)精度和表面粗糙度的精度，以及鉸刀貼合精度的使用壽命方針。

在控制孔徑的政策上，油基切削液擴大孔徑，礦物油擴大孔徑，極壓切削油較小，活性硫化氯化油較??；水基切削液減小孔徑，含硫極壓微乳液和微乳液減小孔徑更多，乳液在中間，使切削液變小。鑒于此，為了控制擴孔標(biāo)準(zhǔn)，在使用新的鉸刀時，采用水基切削液，使孔難以擴大。當(dāng)鉸刀磨損到一定程度時，可以使用油基切削液使孔徑稍微擴大。

在降低擴孔表面粗糙度的政策上，水基切削液優(yōu)于油基切削液。油基切削液中，活性硫化氯化油作用較好，其次是含氯極壓油、混合礦物油和純礦物油。水基切削液中，乳液、微乳液和含硫極壓微乳液的作用相同，但切削液的組成更差。

在控制鉸刀使用壽命方面，油基切削液中的非活性極壓切削油和減摩切削油功能更好；在水基切削液中，切削液的成分更差。

除浮動鏜刀外，車削內(nèi)孔和鏜孔都是單刃切削，散熱條件比外圓差。切削液的使用方式與鉆孔和鉸孔相同，因此應(yīng)適當(dāng)增加流量和壓力。

螺紋加工

螺紋加工屬于成型加工。攻絲攻絲時屬于多刃低速切削，切削刃被切削數(shù)據(jù)包圍，切削扭矩大，排屑困難，熱量不能及時被切屑帶走，切屑卡死短暫振動，刀具磨損簡單。特別是攻絲螺紋時的切削條件更為苛刻:排屑空間狹窄，切屑不易折斷流出，攻絲排屑時產(chǎn)生切削力和沖突力，容易導(dǎo)致絲錐崩斷。要求切削液具有較低的沖突系數(shù)和較好的滲透性，以降低工具的抗沖突性，延長工具的使用壽命。

切割黑色金屬材料時，一般應(yīng)使用含硫、氯添加劑較多、粘度低、滲透性好的油基切削液。

使用高速鋼低速車削螺紋時，切削液與攻絲和套管螺紋相同。用硬質(zhì)合金刀具車削螺紋具有切削速度快、沖擊力大、切削溫度高、切削刃面積小、接受切削力大、螺紋輪廓精度要求高、不易積屑和結(jié)垢等優(yōu)點。，這會影響螺紋的外觀質(zhì)量。刀具的使用壽命政策高，要求切削液具有冷卻、平滑和滲透的功能。建議選擇含有極壓添加劑的水基切削液。

不同刀具的選擇

很多情況下，為了避免受熱不均勻造成的損傷，用硬質(zhì)合金刀具切削時，習(xí)慣上選擇干切削。但在數(shù)控機床中，從動力、綜合成本、加工質(zhì)量等方面考慮，最好使用切削液。使用硬質(zhì)合金刀具加工時，當(dāng)切削速度比較高時，一般使用水基切削液，需要大流量連續(xù)使用，注意詢問，確保噴嘴始終與切削方向?qū)R；用高速鋼刀具切削時，切削速度較低時，一般使用具有光潔度的油基切削液。

陶瓷刀具、金屬陶瓷刀具、金剛石和立方氮化硼刀具主要適用于高速切削、干切削、硬切削等加工方法，不使用切削液。有時，為了避免過高的切削溫度，在使用這些工具時，大多數(shù)情況下都應(yīng)該使用切削液。由于切割速度快，建議使用水基切削液。