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1、第八章 切削液第1页，本讲稿共19页一、润滑 金属切削时，切屑、工件与刀具之间的摩擦可分为：干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦。切削液渗入到切屑、刀具、工件的接触面间，粘附在金属表面上形成润滑膜，减小它们之间的摩擦系数、减轻粘结现象、抑制积屑瘤，并改善已加工表面的粗糙度，提高刀具耐用度。润滑性能取决于切削液的渗透性、吸附薄膜形成能力与强度等。8.2 切削液的作用机理切削液的作用：润滑、冷却、清洗和防锈第2页，本讲稿共19页二、冷却切削液通过它从它所能达到最靠近热源的刀具、切屑和工件表面上带走大量的切削热，从而降低切削温度，提高刀具耐用度，并减小工件与刀具的热膨胀，提高加工精度。切削液要有较高的
2、热导率和比热容，较高的汽化热。一定的流量和流速。水的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之间。第3页，本讲稿共19页三、清洗作用 冲走切削中产生的细屑、砂轮脱落下来的微粒等，起到清洗作用，防止加工表面、机床导轨面受损；有利于精加工、深孔加工、自动线加工中的排屑；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，使机床、工件、刀具免受周围介质的腐蚀。切削液的使用效果决定于切削液的类型、形态、用量、使用方法等。第4页，本讲稿共19页切削液中加入添加剂，对改善它的冷却润滑作用和性能有很大的影响。1、油性添加剂油性添加剂含有极性分子，能与金属表面形成牢固的吸附薄膜，在较低速度下起到较
3、好的润滑作用，主要用于低速精加工。油性添加剂有动、植物油(如豆油、菜籽油、猪油等)，脂肪酸、胺类、醇类、脂类等。8.3 切削液的添加剂第5页，本讲稿共19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，减小摩擦，减小摩擦，保持润滑作用。保持润滑作用。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
4、化化铁铁，熔熔点点高高达达11931193，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仍仍保保持持其其润润滑滑性性能能。惟惟摩摩擦擦系系数数较较氯氯化化铁铁大。大。第6页，本讲稿共19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
5、去去润润滑滑作作用用，对金属易腐蚀，应与防锈添加剂一起使用。对金属易腐蚀，应与防锈添加剂一起使用。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，它它具具有比硫、氯更良好的降低摩擦系数、减小磨损的效果。有比硫、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入上上述述几几种种极极压压添添加加剂剂，以以形形成成更更为为牢牢固固的的化化学学润润滑膜。滑膜。第7页，本讲稿共19页3、表面活性剂 表面活性剂(即乳化剂)是将矿物油和水乳化形成稳定乳化液的添加剂。它
6、是一种有机化合物，由可溶于水的极性基团和可溶于油的非极性基团分子组成，将其搅拌在本不相溶的油、水之中，它们便定向地排列并吸附在油、水两极界面上，前者向水，后者向油，降低油水的界面张力，油以微小的颗粒稳定地分散在水中，形成稳定的水包油乳化液。表面活性剂还能吸附在金属表面上，形成润滑膜，起油性添加剂的润滑作用。常用的表面活性剂有石油磺酸钠、油酸钠皂等，它们的乳化性能好，且具有一定的清洗、润滑、防锈性能。第8页，本讲稿共19页4、防锈添加剂 防锈添加剂是一种极性很强的化合物，与金属表面有很强的附着力，吸附在金属表面形成保护膜，或与金属表面化合成钝化膜，起防锈作用。常用的防锈添加剂有：水溶性的，如碳酸
7、钠，三乙醇胺等；油溶性的，如石油磺酸钡等。第9页，本讲稿共19页切削液的使用效果除取决于切削液的性能外，还与刀具材料、加工要求、工件材料、加工方法等因素有关，应综合考虑，合理选用。1、依据刀具材料、加工要求 高速钢刀具耐热性差，粗加工时，切削用量大，切削热多，容易导致刀具磨损，应选用以冷却为主的切削液，如3%5%的乳化液或水溶液；精加工时，主要是获得较好的表面质量，可选用润滑性好的极压切削油或高浓度极压乳化液。硬质合金刀具耐热性好，一般不用切削液，如必要，也可用低浓度乳化液或水溶液，但应连续、充分地浇注，以免高温下刀片冷热不均，产生热应力而导致裂纹、损坏等。8.4 切削液的选用第10页，本讲稿
8、共19页2、依据工件材料 加工钢等塑性材料时，需用切削液；而加工铸铁等脆性材料时，一般则不用，原因是作用不如钢明显，又易污染机床、工作地；对于高强度钢、高温合金等，加工时均处于极压润滑摩擦状态，应选用极压切削油或极压乳化液；对于铜、铝及铝合金，为了得到较好的表面质量和精度，可采用10%20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合液；切削铜时不宜用含硫的切削液，因为硫会腐蚀铜；有的切削液与金属能形成超过金属本身强度的化合物，这将给切削带来相反的效果。如铝的强度低，切铝时就不宜用硫化切削油。第11页，本讲稿共19页3、依据加工工种 钻孔、攻丝、铰孔、拉削等，排屑方式为半封闭、封闭状态，导向部、校正部与
9、已加工表面的摩擦也严重，对硬度高、强度大、韧性大、冷硬严重的难切削材料尤为突出，宜用乳化液、极压乳化液和极压切削油；成形刀具、齿轮刀具等，要求保持形状、尺寸精度等，也应采用润滑性好的极压切削油或高浓度极压切削液；磨削加工温度很高，且细小的磨屑会破坏工件表面质量，要求切削液具有较好的冷却性能和清洗性能，常用半透明的水溶液和普通乳化液；磨削不锈钢、高温合金宜用润滑性能较好的水溶液和极压乳化液。第12页，本讲稿共19页 切削液不仅要选择得合理，而且要正确地使用，才能取得更好的效果。1、浇注法 浇注法如图所示，这是最普通的使用方法。虽使用方便，但流量小、压力低，难以直接渗透到切削刃最高温度处，效果较差
10、。切削时，应尽量浇注到切削区。车、铣时，切削液流量约为1020 Lmin。车削时，从后刀面喷射比在前刀面浇注好，刀具耐用度可提高一倍以上。8.5 切削液的使用方法第13页，本讲稿共19页浇注法第14页，本讲稿共19页2、高压冷却法适于深孔加工，将工作压力约110 MPa，流量约50150 Lmin的切削液直接喷射到切削区，并可将碎断的切屑驱出。此法也可用于高速钢车刀切削难加工材料，以改善渗透性，可显著提高刀具耐用度，但飞溅严重，需加护罩。第15页，本讲稿共19页3、喷雾冷却法喷雾冷却法如图所示。以0.30.6 MPa的压缩空气及喷雾装置使切削液雾化，从直径1.53 mm的喷嘴中高速喷射到切削区
11、。高速气流带着雾化成微小液滴的切削液渗透到切削区，在高温下迅速汽化，吸收大量热量，达到较好的冷却效果。这综合了气体的速度高和渗透性好，以及液体的汽化热高、可加入各类添加剂的优点，用于难切削材料加工及超高速切削时，可显著提高刀具耐用度。第16页，本讲稿共19页喷雾冷却法第17页，本讲稿共19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、选择与使用第18页，本讲稿共19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。第19页，本讲稿共19页