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1、第八章 切削液本讲稿第一页，共十九页一、润滑一、润滑 金金属属切切削削时时，切切屑屑、工工件件与与刀刀具具之之间间的的摩摩擦擦可可分分为为：干干摩摩擦擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦流体润滑摩擦和边界润滑摩擦。切切削削液液渗渗入入到到切切屑屑、刀刀具具、工工件件的的接接触触面面间间，粘粘附附在在金金属属表表面面上上形形成成润润滑滑膜膜，减减小小它它们们之之间间的的摩摩擦擦系系数数、减减轻轻粘粘结结现现象象、抑抑制积屑瘤，并改善已加工表面的粗糙度，提高刀具耐用度。制积屑瘤，并改善已加工表面的粗糙度，提高刀具耐用度。润润滑滑性性能能取取决决于于切切削削液液的的渗渗透透性性、吸吸附附薄薄膜膜形形成成能
2、能力力与与强强度度等。等。8.2 8.2 切削液的作用机理切削液的作用机理切削液的作用：切削液的作用：润滑、冷却、清洗和防锈润滑、冷却、清洗和防锈本讲稿第二页，共十九页二、冷却二、冷却切切削削液液通通过过它它从从它它所所能能达达到到最最靠靠近近热热源源的的刀刀具具、切切屑屑和和工工件件表表面面上上带带走走大大量量的的切切削削热热，从从而而降降低低切切削削温温度度，提提高高刀刀具具耐耐用用度度，并减小工件与刀具的热膨胀，并减小工件与刀具的热膨胀，提高加工精度。提高加工精度。切切削削液液要要有有较较高高的的热热导导率率和和比比热热容容，较较高高的的汽汽化化热热。一一定定的的流量和流速。流量和流速。
3、水的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之间。水的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之间。本讲稿第三页，共十九页三、清洗作用三、清洗作用 冲走切削中产生的细屑、砂轮脱落下来的微粒等，起到冲走切削中产生的细屑、砂轮脱落下来的微粒等，起到清洗作用，清洗作用，防止加工表面、机床导轨面受损；防止加工表面、机床导轨面受损；有利于精加有利于精加工、深孔加工、自动线加工中的排屑；工、深孔加工、自动线加工中的排屑；四、防锈作用四、防锈作用 加入防锈添加剂的切削液，还能在金属表面上形成保护膜，使加入防锈添加剂的切削液，还能在金属表面上形成保护膜，使机床、工件、刀具免受周围介质的腐蚀。机床、工件、刀具免受周
4、围介质的腐蚀。切削液的使用效果决定于切削液的类型、形态、用量、使用方法切削液的使用效果决定于切削液的类型、形态、用量、使用方法等。等。本讲稿第四页，共十九页切切削削液液中中加加入入添添加加剂剂，对对改改善善它它的的冷冷却却润润滑滑作作用用和和性性能能有有很很大大的影响。的影响。1 1、油性添加剂、油性添加剂油油性性添添加加剂剂含含有有极极性性分分子子，能能与与金金属属表表面面形形成成牢牢固固的的吸吸附附薄薄膜膜，在在较较低低速速度度下下起起到到较较好好的的润润滑滑作作用用，主主要要用用于于低低速速精精加加工工。油油性性添添加加剂剂有有动动、植植物物油油(如如豆豆油油、菜菜籽籽油油、猪猪油油等等
5、)，脂脂肪肪酸酸、胺胺类类、醇类、脂类等。醇类、脂类等。8.3 8.3 切削液的添加剂切削液的添加剂本讲稿第五页，共十九页2 2、极压添加剂、极压添加剂极极压压添添加加剂剂是是含含硫硫、磷磷、氯氯、碘碘等等的的有有机机化化合合物物。它它们们在在高高温温下下与与金金属属表表面面起起化化学学反反应应，形形成成化化学学润润滑滑膜膜，比比物物理理吸吸附附膜膜能能耐耐较较高高的的温温度度，能能防防止止金金属属界界面面直直接接接接触触，减减小小摩摩擦擦，保保持持润润滑滑作作用。用。用用硫硫可可直直接接配配制制成成硫硫化化切切削削油油，它它与与金金属属化化合合形形成成硫硫化化铁铁，熔熔点点高高达达11931
6、193，硫硫化化膜膜在在高高温温下下不不易易被被破破坏坏，切切钢钢料料时时在在10001000仍仍保持其润滑性能。惟摩擦系数较氯化铁大。保持其润滑性能。惟摩擦系数较氯化铁大。本讲稿第六页，共十九页含含氯氯添添加加剂剂的的有有氯氯化化石石蜡蜡、氯氯化化脂脂肪肪酸酸等等，它它与与金金属属表表面面起起化化学学作作用用，形形成成氯氯化化亚亚铁铁、氯氯化化铁铁等等，形形成成像像石石墨墨那那样样的的层层状状结结构构，剪剪切切强强度度和和摩摩擦擦系系数数小小，但但在在300300400400时时易易被被破破坏坏，遇遇水水易易分分解解成成氢氢氧氧化化铁铁和和盐盐酸酸，而而失失去去润润滑滑作作用用，对对金金属属
7、易易腐腐蚀蚀，应应与与防防锈锈添添加加剂一起使用。剂一起使用。含含磷磷的的添添加加剂剂与与金金属属发发生生化化学学反反应应生生成成磷磷酸酸铁铁膜膜，它它具具有有比比硫、氯更良好的降低摩擦系数、减小磨损的效果。硫、氯更良好的降低摩擦系数、减小磨损的效果。为为了了得得到到较较好好的的使使用用效效果果，根根据据要要求求也也可可在在一一种种切切削削液液中中同同时时加加入上述几种极压添加剂，以形成更为牢固的化学润滑膜。入上述几种极压添加剂，以形成更为牢固的化学润滑膜。本讲稿第七页，共十九页3 3、表面活性剂、表面活性剂 表表面面活活性性剂剂(即即乳乳化化剂剂)是是将将矿矿物物油油和和水水乳乳化化形形成成
8、稳稳定定乳乳化化液液的的添加剂。添加剂。它它是是一一种种有有机机化化合合物物，由由可可溶溶于于水水的的极极性性基基团团和和可可溶溶于于油油的的非非极极性性基基团团分分子子组组成成，将将其其搅搅拌拌在在本本不不相相溶溶的的油油、水水之之中中，它它们们便便定定向向地地排排列列并并吸吸附附在在油油、水水两两极极界界面面上上，前前者者向向水水，后后者者向向油油，降降低低油油水水的的界界面面张张力力，油油以以微微小小的的颗颗粒粒稳稳定定地地分分散散在在水水中中，形形成成稳定的水包油乳化液。稳定的水包油乳化液。表表面面活活性性剂剂还还能能吸吸附附在在金金属属表表面面上上，形形成成润润滑滑膜膜，起起油油性性
9、添添加加剂剂的的润滑作用。润滑作用。常常用用的的表表面面活活性性剂剂有有石石油油磺磺酸酸钠钠、油油酸酸钠钠皂皂等等，它它们们的的乳乳化化性性能能好，且具有一定的好，且具有一定的清洗、润滑、防锈性能清洗、润滑、防锈性能。本讲稿第八页，共十九页4 4、防锈添加剂防锈添加剂 防防锈锈添添加加剂剂是是一一种种极极性性很很强强的的化化合合物物，与与金金属属表表面面有有很很强强的的附附着着力力，吸吸附附在在金金属属表表面面形形成成保保护护膜膜，或或与与金金属属表表面面化化合合成成钝钝化化膜膜，起起防锈作用。防锈作用。常用的防锈添加剂有：水溶性的，如碳酸钠，三乙醇胺等；常用的防锈添加剂有：水溶性的，如碳酸钠
10、，三乙醇胺等；油油溶性的，如石油磺酸钡等。溶性的，如石油磺酸钡等。本讲稿第九页，共十九页切切削削液液的的使使用用效效果果除除取取决决于于切切削削液液的的性性能能外外，还还与与刀刀具具材材料料、加加工工要要求求、工工件件材材料料、加加工工方方法法等等因因素素有有关关，应应综综合合考考虑虑，合合理理选选用用。1 1、依据刀具材料、加工要求、依据刀具材料、加工要求 高高速速钢钢刀刀具具耐耐热热性性差差，粗粗加加工工时时，切切削削用用量量大大，切切削削热热多多，容容易易导导致致刀刀具具磨磨损损，应应选选用用以以冷冷却却为为主主的的切切削削液液，如如3%3%5%5%的的乳乳化化液液或或水水溶溶液液；精精
11、加加工工时时，主主要要是是获获得得较较好好的的表表面面质质量量，可可选选用用润润滑滑性性好好的的极压切削油或高浓度极压乳化液。极压切削油或高浓度极压乳化液。硬硬质质合合金金刀刀具具耐耐热热性性好好，一一般般不不用用切切削削液液，如如必必要要，也也可可用用低低浓浓度度乳乳化化液液或或水水溶溶液液，但但应应连连续续、充充分分地地浇浇注注，以以免免高高温温下下刀刀片冷热不均，片冷热不均，产生热应力而导致裂纹、损坏等。产生热应力而导致裂纹、损坏等。8.4 8.4 切削液的选用切削液的选用本讲稿第十页，共十九页2 2、依据工件材料、依据工件材料 加加工工钢钢等等塑塑性性材材料料时时，需需用用切切削削液液
12、；而而加加工工铸铸铁铁等等脆脆性性材材料料时时，一一般般则则不不用用，原原因因是是作作用用不不如如钢钢明明显显，又又易易污污染染机机床床、工工作作地地；对对于于高高强强度度钢钢、高高温温合合金金等等，加加工工时时均均处处于于极极压压润润滑滑摩摩擦擦状状态态，应应选选用用极极压压切切削削油油或或极极压压乳乳化化液液；对对于于铜铜、铝铝及及铝铝合合金金，为为了了得得到到较较好好的的表表面面质质量量和和精精度度，可可采采用用10%10%20%20%的的乳乳化化液液、煤煤油油或或煤煤油油与与矿矿物物油油的的混混合合液液；切切削削铜铜时时不不宜宜用用含含硫硫的的切切削削液液，因因为为硫硫会会腐腐蚀蚀铜铜
13、；有有的的切切削削液液与与金金属属能能形形成成超超过过金金属属本本身身强强度度的的化化合合物物，这这将将给给切切削带来相反的效果。削带来相反的效果。如铝的强度低，如铝的强度低，切铝时就不宜用硫化切削油。切铝时就不宜用硫化切削油。本讲稿第十一页，共十九页3 3、依据加工工种、依据加工工种 钻钻孔孔、攻攻丝丝、铰铰孔孔、拉拉削削等等，排排屑屑方方式式为为半半封封闭闭、封封闭闭状状态态，导导向向部部、校校正正部部与与已已加加工工表表面面的的摩摩擦擦也也严严重重，对对硬硬度度高高、强强度度大大、韧韧性性大大、冷冷硬硬严严重重的的难难切切削削材材料料尤尤为为突突出出，宜宜用用乳乳化化液液、极极压压乳乳化
14、化液液和和极极压压切切削削油；油；成成形形刀刀具具、齿齿轮轮刀刀具具等等，要要求求保保持持形形状状、尺尺寸寸精精度度等等，也也应应采采用润滑性好的极压切削油或高浓度极压切削液；用润滑性好的极压切削油或高浓度极压切削液；磨磨削削加加工工温温度度很很高高，且且细细小小的的磨磨屑屑会会破破坏坏工工件件表表面面质质量量，要要求求切切削削液液具具有有较较好好的的冷冷却却性性能能和和清清洗洗性性能能，常常用用半半透透明明的的水水溶溶液液和和普普通通乳乳化化液液；磨磨削削不不锈锈钢钢、高高温温合合金金宜宜用用润润滑滑性性能能较较好好的的水水溶溶液液和和极极压压乳化液。乳化液。本讲稿第十二页，共十九页 切切削
15、削液液不不仅仅要要选选择择得得合合理理，而而且且要要正正确确地地使使用用，才才能能取取得更好的效果。得更好的效果。1 1、浇注法浇注法 浇浇注注法法如如图图所所示示，这这是是最最普普通通的的使使用用方方法法。虽虽使使用用方方便便，但但流流量量小小、压压力力低低，难难以以直直接接渗渗透透到到切切削削刃刃最最高高温温度度处处，效效果果较较差差。切切削削时时，应应尽尽量量浇浇注注到到切切削削区区。车车、铣铣时时，切切削削液液流流量量约约为为101020 20 L Lminmin。车车削削时时，从从后后刀刀面面喷喷射射比比在在前前刀刀面面浇浇注注好，刀具耐用度可提高一倍以上。好，刀具耐用度可提高一倍以
16、上。8.5 8.5 切削液的使用方法切削液的使用方法本讲稿第十三页，共十九页浇注法浇注法本讲稿第十四页，共十九页2 2、高压冷却法、高压冷却法适适于于深深孔孔加加工工，将将工工作作压压力力约约1 110 10 MPaMPa，流流量量约约5050150 150 L Lminmin的的切切削削液液直直接接喷喷射射到到切切削削区区，并并可可将将碎碎断断的的切切屑屑驱驱出出。此此法法也也可可用用于于高高速速钢钢车车刀刀切切削削难难加加工工材材料料，以以改改善善渗渗透透性性，可可显显著著提提高高刀刀具具耐耐用度，用度，但飞溅严重，但飞溅严重，需加护罩。需加护罩。本讲稿第十五页，共十九页3 3、喷雾冷却法
17、、喷雾冷却法喷喷雾雾冷冷却却法法如如图图所所示示。以以0.30.30.6 0.6 MPaMPa的的压压缩缩空空气气及及喷喷雾雾装装置置使使切切削削液液雾雾化化，从从直直径径1.51.53 3 mmmm的的喷喷嘴嘴中中高高速速喷喷射射到到切切削削区区。高高速速气气流流带带着着雾雾化化成成微微小小液液滴滴的的切切削削液液渗渗透透到到切切削削区区，在在高高温温下下迅迅速速汽汽化化，吸吸收收大大量量热热量量，达达到到较较好好的的冷冷却却效效果果。这这综综合合了了气气体体的的速速度度高高和和渗渗透透性性好好，以以及及液液体体的的汽汽化化热热高高、可可加加入入各各类类添添加加剂剂的的优优点点，用用于于难难
18、切切削削材材料料加加工及超高速切削时，工及超高速切削时，可显著提高刀具耐用度。可显著提高刀具耐用度。本讲稿第十六页，共十九页喷雾冷却法喷雾冷却法本讲稿第十七页，共十九页 小结小结小结小结 1 1、切削液的作用、切削液的作用 2 2、切削时刀屑之间的三种摩擦形式、切削时刀屑之间的三种摩擦形式 3 3、切削液的添加剂、切削液的添加剂 4 4、切削液的分类、选择与使用、切削液的分类、选择与使用本讲稿第十八页，共十九页思考题思考题思考题思考题 1 1、为什么说多数情况下工件和刀具间润滑是边界润滑？、为什么说多数情况下工件和刀具间润滑是边界润滑？2 2、P142P142的思考题。的思考题。本讲稿第十九页，共十九页