切削液的选用与维护.doc

切削液的选用与维护1概述切削液作为一种金属切削加工介质，由于其属于边缘、交叉学科范畴，常常被忽视，但它在金属切削加工中被广泛采用，且起着十分重要的作用。它能帮助提高切削加工的质量和生产效率，降低生产成本，改善加工环境。随着切削加工效率、切削加工材料及加工质量的不断提高，切削液的作用显得越来越很重要，对切削液的要求越来越高。近年，我国机械制造业，特别是汽车行业的发展迅速，对切削液的数量需求大增，它带动了切削液技术的快速进步与发展。目前，市场上国内和国外品牌切削液品种繁多，其性能、价格差异很大，如同类国产与国外品牌切削液之间价格相差46倍，不同类型国产或国外品牌切削液之间价格相差14倍。选用合适的切削液，能在提高金属切削加工质量，降低加工成本，改善加工环境方面，取得最大的效益。此外，切削液在使用过程中有许多参数需要控制，如切削液浓度1%的变化即可在加工零件上明显地表现出来，能直接导致零件加工质量的下降或刀具的异常消耗。因此，如何正确选择使用切削液，并做好切削液使用中的维护工作，是我们在金属切削加工中不容忽视的重要课题。2切削液的功能与类型（1）切削液的功能 切削液的主要功能是润滑与冷却。它可以减缓刀具（砂轮）的磨损，提高刀具耐用度，降低加工工件的表面粗糙度值，减少工件的热变形，提高加工效率。切削液的另两项重要功能是清洗与防锈。即它可以冲走加工区域的切屑，减少切屑及灰尘的粘结，改善和提高加工表面的清洁度，防止工件、刀具、机床生锈或腐蚀。此外，考虑到切削加工的经济性和环境方面要求，切削液还需具备下列功能：贮存稳定性、乳化稳定性、泡沫抑制性，与机床密封材料、油漆等的相容性，对人体、环境无害或损害少等。 （2）切削液的类型切削液的分类方法很多，最主要，也是被各国普遍采用的是ISO6743/7分类法，它将切削液分为油基型和水基型，水基型可进一步分为乳化液、半合成液（或微乳液）及合成液。它们的主要区别如表一所示。表一：各类型切削液的区别切削液类型含油量%乳化液颗粒大小mm外观油基切削液100半透明乳化液60-901乳白色半合成切削液5-300.11.00.050.10.05乳状蓝色半透明灰色透明合成切削液0透明油基切削液由纯矿物油、动植物油或以油为主体，添加极压剂调合而成。油基切削液润滑性能好，冷却性能差，水基切削液则相反，但其成本低，操作环境安全、干净。随着水基切削液性能的不断提高，其使用范围逐渐扩大。乳化液由矿物油加入乳化剂和其它添加剂组成，其含油量60%，溶于水后形成乳白色乳状液。合成切削液可分为无机盐型和全合成型，它不含油，添加剂含量可达50%以上，具有极好的冷却性和清洗性。无机盐型合成切削液以无机盐为主，润滑性差；全合成切削液全部采用合成添加剂，各项性能都较优异，是有发展前途的一类切削液。半合成切削液以水为载体，加入530%的油和大量表面活性剂及多种添加剂调合而成，它兼有乳化液和合成切削液的优点，是目前研究最多，应用最广的一类切削液。不同类型切削液具有各自的特征，但决定切削液性能优劣的是各种添加剂。常用的添加剂有：油性剂、极压剂、表面活性剂、乳化剂和乳化稳定剂、防锈剂、杀菌剂、消泡剂、抗氧剂等。一种添加剂能解决一方面的问题，必须同时添加多种添加剂才能赋予切削液优良的综合性能。如半合成切削液除添加大量表面活性剂外，还需添加油性剂、极压剂、防锈剂、杀菌剂、消泡剂、PH值调整剂等多种添加剂。3切削液的选用选用切削液主要应从切削加工要求、切削液自身性能质量、环境适应性、管理方便性、综合应用成本等五个方面进行考虑。（1）根据切削加工要求选用切削液对一般材料的粗加工，以减少切削力和刀具磨损为主，可选用有一定润滑性、冷却性好的切削液；精加工以改善工件表面粗糙度为主，应选用润滑性好的切削液；对高速加工，刀具常处于边界润滑状态，应选用润滑性、渗透性好，极压性高的切削液，如加工中心，适宜选用含油量20%、表面张力35dyncm2、PB值900N的半合成切削液。对重负荷加工，如滚齿、拉削等，则适宜选用含极压剂的油基切削液。对内孔、深孔加工，由于切削液不易浇注到加工表面，要求切削液有极好的渗透性，应选用表面张力30dyncm2，且有良好润滑性的切削液。磨削产生热量大，要采用冷却性好的切削液；对CBN磨，由于CBN易于水解，要求切削液易在砂轮表面形成油膜以抑制水解，应选用具有良好润滑性、冷却性的切削液。（2） 根据切削液自身性能质量选用切削液能满足同一加工方式要求的切削液可能不只一种，这时我们要研究不同类型或品种切削液的性能差异，选用性能质量较好的切削液。如对磨削加工，乳化液、半合成切削液、无机盐型合成液，全合成切削液都可采用，其中乳化液清洗性较差，无机盐型合成液易析出固体颗粒而影响机床导轨运行，采用含油量低的半合成切削液和全合成切削液效果最好。同一类型的不同品种切削液之间性能质量差异很大，要从其理化性能评定和工艺应用试验中找出差异，正确选用。如半合成切削液不同品种之间，由于采用油性剂和极压剂的不同，其PB值低的只有700N，高的高达1200N，低PB值的只适于磨削加工，高PB值的则适用范围很广。所采用稳定剂不同，切削液的贮存和使用稳定性不一样，稳定性好适用水质范围广，易发挥出其各项性能，稳定性差的则易分解、使用寿命短；所采用防锈剂不同，有时在理化性能分析和使用初期可能看不出差异，由于不同防锈剂与Fe2+等加工中产生或水中存积的金属离子结合速度大不一样，结合速度快的，会使切削液的防锈性快速下降，造成切削液消耗量高。（3） 根据环境适应性选用切削液不论何种切削液都对环境有一定的负面影响。油基切削液使用中产生的油污、油雾危害操作工人的身体健康，还有着火的危险；水基切削液的一些添加剂有毒，废水排放污染环境。在选用切削液过程中，对其环境适应性应充分重视。特别是十堰是南水北调的源头，对企业的排放在不久会加大限制，我们要早作准备。油基切削液应逐步减少使用，乳化液使用寿命短、排放量大，要限制使用，含亚硝酸盐等致癌或毒性大物质的切削液要禁止使用，半合成切削液和全合成切削液相对排放量少、污染轻，应扩大使用。在保证切削液综合性能的基础上，研发和推广使用低毒或无毒、长寿命、易降解的绿色切削液是未来的发展方向。（4） 根据管理维护的方便性选用切削液一个工厂或车间内，会有许多不同的机床和加工方式，对切削液的要求会不一样，甚至差别很大。如果我们采用的切削液品种太多，使用和管理很麻烦。应尽可能减少应用切削液品种，选用适用范围广的切削液以满足不同加工方式的要求。如在我厂的连杆车间有40余台使用切削液的机床，加工方式包括磨、钻、拉、锪、铣、扩、铰、镗、珩磨等9种，连杆材料难加工，以前使用切削液多达6种，错领错用现象时有发生；后经选用高性能的全合成切削液，能满足大多数加工要求，使应用切削液品种降为3种，只有3台机床使用不同的切削液，因此其管理维护大为方便，应用2年多来没有发生错领错用现象。（5） 根据综合应用成本选用切削液降低生产成本是企业永恒的主题，选用切削液也必须考虑成本因素。但我们不应只考虑切削液本身的价格，应还考虑切削液的寿命、使用维护成本、加工件质量、刀具消耗、废液处理成本等因素。如对集中冷却系统，若系统功能完备，采用性能优良，寿命长，价格较高的切削液经济些；若系统无过滤功能或过滤功能差，则应选择能满足加工要求，价格较低的切削液。对我厂的不同冷却系统，都是根据这一原则选用切削液，均取得了较好的经济效益。总之，选用切削液，应综合考虑上述五方面的因素，满足加工要求是选用的基础，切削液自身性能质量是选用的保证，满足环境适应性和管理维护的方便是发展的需要，降低切削液的综合应用成本是我们追求的目标。4切削液的维护切削液在使用过程中，除自身性能外，有许多因素会影响使用效果，只有辅以良好、正确的维护，才能充分发挥出切削液的各项性能优势，延长切削液的寿命，降低成本。冷却系统一般分为单机冷却系统和集中冷却系统两种方式，对两者的维护方式有些差别。（1） 单机冷却系统的切削液维护单机冷却系统指为一台机床供液的冷却系统，一般冷却箱体积1.53。由于冷却箱体积小，补充切削液和水的周期短，由专业人员维护很难做到，一般由机床操作工维护。为便于维护，一般在切削液原液中加入足量的杀菌剂、消泡剂等助剂，以减少维护难度，操作工仅控制切削液浓度。比较好的，也是在我厂应用中行之有效的两种控制切削液浓度方式是：1）为车间配备一个加液小车，操作工按固定的比例在小车内配液，再将配置好的切削液加到机床冷却箱。2）由集中冷却系统或集中配液箱将配置好的切削液泵送到各机床冷却箱。切削液使用一段时间后，出现产生发臭等异味、颜色变深变灰暗、加工质量下降或刀具消耗异常等一个多个问题时，应更换切削液。换液前要对冷却箱、排屑机构、机床进行彻底清洁。（2） 集中冷却系统的切削液维护集中冷却系统是指为多台设备集中供液的冷却系统，一般指冷却箱体积53的系统。由于系统冷却箱容积大，便于浓度等指标的控制，一般由专业人员进行维护。切削液的使用周期可达几个月到几年，维护过程包括加液前冷却系统的清洁，使用中现场的管理控制和实验室控制。1） 加液前冷却系统的清洁切削液在使用一个周期排放后，冷却箱、回液沟和机床尾部残存有大量的污泥与残液。这些污泥与残液中藏有大量的细菌，若不彻底清除，加切削液后，细菌会快速繁殖，从而降低切削液的使用寿命。应在集中冷却系统排空后，先铲除干净冷却箱、地沟、机床中残留的金属屑、油污和淤泥，然后在系统冷却箱中加入其容积3050%左右的水和2%浓度的清洗剂及一定量的杀菌剂，循环清洗13个小时，若一次清洗不干净，应再次加清洗剂清洗，直到彻底清洗干净集中冷却系统和机床的各个区域的杂质并杀死残留细菌，再用适量（能满足系统水泵正常工作）的清水循环清洗半水时左右，将残留清洗液漂洗干净。有些集中冷却系统由于设计上的缺陷，致使系统无法彻底排空和清洗干净，这会大大降低切削液的正常使用寿命。如我厂491发动机生产线中有几个系统即是如此，在同样维护条件下，切削液在其中的使用寿命只及在其它系统中的1/3。因此在设备订货时对冷却系统的便于维护性应作充分考虑。2） 使用中现场的管理控制集中冷却系统的现场管理控制应在专业人员的指导下专人进行，具体应做好如下几点：遵守调配程序和要求。切削液调配时应在箱体内先加水，再加切削液，不能反向操作，同时要严格按检验人员的要求及时补加切削液和其它添加剂。定期监控。对系统中切削液的液位、污染程度等要定期观察，液位低应及时补水补液，油污重则应及时除油，有异常情况及时反馈给技术人员。定期查看冷却系统设备各部份的运行状况，有设备故障要及时排除，否则会影响到切削液的使用寿命或供液质量。如若周末循环系统出问题，停机时间过长，会使厌氧菌大量繁殖；排屑过滤装置出现故障会使供液的杂质量增加，既影响零件加工精度、增加刀具磨损，又增加了细菌的栖身点。做好记录。做好切削液调配、补加及其它参数控制的记录，及定期监控记录，便于事故原因的查找，便于管理维护工作的衔接，也有助于做好预防性维护。3）切削液的实验室控制切削液使用中各种性能指标的变化，只有专门的仪器与试剂才能检测出，必需在实验室内进行。切削液的某些性能指标变化一旦达到某一限值，就无法挽回，只能更换切削液。因此需要及时检测出其变化，早作预防性调整和维护。切削液的主要控制指标有：浓度、PH值、细菌。浓度、PH值要12天检测一次，细菌每周检测一次。此外，若有条件，定期对杂油、硬度、电导率、氯离子硫酸根、悬浮颗粒杂物等指标进行检测与控制，维护效果更佳。浓度控制：在实验室内用酸碱滴定法进行，以切削液的总碱度为检测依据。有时也可用折光仪进行快速检测，但由于折光率易受杂油等物质的影响，该方法误差较大。切削液的浓度一般应控制在工艺要求或推荐使用浓度的中间值左右，浓度过高，切削液泡沫大，接触者易产生皮炎；浓度过低则导至工件加工精度下降及生锈，刀具消耗增加，细菌易孳生。如要求使用浓度35%，则控制在4%左右，浓度低于3.5%就该补加切削液。PH值控制：PH值控制即控制切削液的酸碱度，应采用PH计或精密PH试纸进行测量。切削液稀释液的PH值一般都在8.59.5之间。PH值过高，碱性大，往往是由于加入切削液浓度偏高或混入强碱造成的，应加水稀释调整，否则腐蚀工件、刀具与机床。PH值偏低，这是最常发生的，也是PH值控制的重点，除切削液浓度下降原因外，最主要的是反映冷却系统内细菌在增加，水质等其它因素的影响也不容忽视，PH值低于8.2时就应加入PH值调整剂进行调整，将PH值调到9.0左右。一旦PH值下降到7.07.5，成为细菌的最佳繁殖条件，往往很难恢复。细菌控制：切削液的各种成份大都是有机物，其稀释液正是微生物生长繁殖的优良场所。细菌繁殖速度十分快，能迅速将切削液的有效成份消耗掉，同时产生大量酸性污泥，从而引发生锈、发臭、PH值下降、刀具磨损、过滤器阻塞等等一系列问题。因此必须控制切削液中的细菌含量。切削液中生长的细菌有两大类：厌氧菌和需氧菌。厌氧菌在无氧条件下繁殖，通过增加切削液的循环，减少静置时间，即可有效控制，这就是强调要去除切削液表面的浮油、设置周末循环功能的主要原因。日常所检测和控制的主要指需氧菌。一般采用细菌检测试纸或细菌检测仪进行测定，医学上采用的细菌培养法检测周期太长。正常情况下，细菌