机械制造技术基础 第三章 第6节 切削液

1、 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第六节第六节 切削液切削液 本节主要内容：本节主要内容： 一、切削液的分类一、切削液的分类 二、切削液的作用二、切削液的作用 三、切削液的选择和使用三、切削液的选择和使用 一、切削液的分类一、切削液的分类 3. 3. 切削油切削油 主要成分是矿物油，加入少量的油性添加剂、极主要成分是矿物油，加入少量的油性添加剂、极压添加剂和防锈添加剂，压添加剂和防锈添加剂，可提高其润滑和防锈性能。可提高其润滑和防锈性能。 切削中施加切削液，可改善切削摩擦，降低切削力和切削温切削中施加切削液，可改善切削摩擦，降低切削力和切削温度，提高刀具耐用度，抑制积屑瘤的生长。度

2、，提高刀具耐用度，抑制积屑瘤的生长。 2. 2. 乳化液乳化液 由矿物油、乳化剂及添加剂配成的乳化油，用由矿物油、乳化剂及添加剂配成的乳化油，用95%98%的水稀释而成，的水稀释而成，其冷却作用良好。加入一定的油性和其冷却作用良好。加入一定的油性和防锈添加剂，可具有防锈作用。防锈添加剂，可具有防锈作用。 1. 1. 水溶液水溶液 主要成分是水，加入一定的添加剂，主要成分是水，加入一定的添加剂，形成既能保形成既能保持冷却，又有防锈和一定的润滑性能的切削液。持冷却，又有防锈和一定的润滑性能的切削液。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第六节第六节 切削液切削液 二、二、 切削液的作用切削

3、液的作用 当刀具材料的耐热性较差、工件材料的热膨胀系数较大，以当刀具材料的耐热性较差、工件材料的热膨胀系数较大，以及两者的导热性能较差，切削速度较高时，利用切削液冷却非及两者的导热性能较差，切削速度较高时，利用切削液冷却非常重要。常重要。 切削液的冷却性能取决于导热系数、汽化热、汽化速度、流切削液的冷却性能取决于导热系数、汽化热、汽化速度、流量、流速等因素。量、流速等因素。 一般水溶液的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之一般水溶液的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之间而接近于水。间而接近于水。 1. 1. 切削液的冷却作用切削液的冷却作用 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制

4、 第六节第六节 切削液切削液 当切屑、工件与刀具界面间存在油膜，形成流体润滑摩擦时，当切屑、工件与刀具界面间存在油膜，形成流体润滑摩擦时，切削液才能得到较好的润滑效果。切削液才能得到较好的润滑效果。 2 2）多数难切削金属的加工，多数难切削金属的加工，属于极压润滑膜状态，须靠极属于极压润滑膜状态，须靠极压添加剂形成润滑膜。来提高润滑作用。压添加剂形成润滑膜。来提高润滑作用。 金属切削中，大多属于边界润滑。这时润滑液的承载能力取金属切削中，大多属于边界润滑。这时润滑液的承载能力取决于润滑液中的决于润滑液中的“油性油性润滑膜润滑膜”。 1 1）一般金属的低速精加工切削时，一般金属的低速精加工切削时

5、，主要是添加动物、植物主要是添加动物、植物和矿物油脂的油性添加剂，来提高润滑作用。和矿物油脂的油性添加剂，来提高润滑作用。 2. 2. 切削液的润滑作用切削液的润滑作用 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第六节第六节 切削液切削液 为减小工件、机床、刀具受空气、水分的腐蚀，要求切削液为减小工件、机床、刀具受空气、水分的腐蚀，要求切削液具有防锈作用。具有防锈作用。 防锈性能防锈性能取决于切削液本身的性能和加入的防锈剂的作用。取决于切削液本身的性能和加入的防锈剂的作用。 当切削产生碎屑或粉屑（磨削）时，需要切削液有良好的清当切削产生碎屑或粉屑（磨削）时，需要切削液有良好的清洗作用。洗作用

6、。 清洗性能与渗透性、流动性和使用压力有关。清洗性能与渗透性、流动性和使用压力有关。通常在切削液通常在切削液中加入剂量较大的活性剂、水和少量矿物油，提高清洗效果。中加入剂量较大的活性剂、水和少量矿物油，提高清洗效果。同时提供一定的压力，提高冲刷能力。同时提供一定的压力，提高冲刷能力。 3. 3. 切削液的清洗作用切削液的清洗作用 4. 4. 切削液的防锈作用切削液的防锈作用 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第六节第六节 切削液切削液 4. 4. 硬质合金刀具精加工硬质合金刀具精加工 也选用以冷却作用为主的切削液，也选用以冷却作用为主的切削液，还应适当注意提高其润滑性能。还应适当注意

7、提高其润滑性能。 三、三、 切削液的选择和使用切削液的选择和使用 根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求来选择。根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求来选择。 1. 1. 高速钢刀具粗加工高速钢刀具粗加工 应选用以冷却作用为主的切削液。应选用以冷却作用为主的切削液。 2. 2. 硬质合金刀具粗加工硬质合金刀具粗加工 可不用切削液。必要时可采用低浓可不用切削液。必要时可采用低浓度的乳化液和水溶液，但必须连续地、充分地浇注。度的乳化液和水溶液，但必须连续地、充分地浇注。 3. 3. 高速钢刀具中、低速精加工（如铰削、拉削）高速钢刀具中、低速精加工（如铰削、拉削） 应选用润滑应选用润滑性能好

8、的极压切削液或高浓度的极压乳化液。性能好的极压切削液或高浓度的极压乳化液。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第六节第六节 切削液切削液 本节主要内容本节主要内容 一、选择切削用量的原则一、选择切削用量的原则 二、二、ap、f 和和v 值的选定值的选定 三、三、切削用量最优化概念切削用量最优化概念 本节中心思想：本节中心思想： 根据合理刀具耐用度的分析，讨论如何选择合理的切削用量。根据合理刀具耐用度的分析，讨论如何选择合理的切削用量。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 一、选择切削用量的原则一、选择切削用量的原则 选择合理切削用量

9、选择合理切削用量的意义的意义 选择选择宗旨宗旨 切削用量的选择必须与刀具耐用度的选择相联系。切削用量的选择必须与刀具耐用度的选择相联系。 在机床、刀具和工件条件一定的情况下，合理选择在机床、刀具和工件条件一定的情况下，合理选择 af、f、v，能充分发挥机床和刀具的功能，保证加工质量，降低加工成本，能充分发挥机床和刀具的功能，保证加工质量，降低加工成本，取得生产的最大效益。取得生产的最大效益。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 根据切削用量与刀具耐用度根据切削用量与刀具耐用度T 的关系已知，影响的关系已知，影响 T 最大的是最大的是v，最小的

10、是最小的是af。 在确保在确保T 时，时，v、f、ap 对生产率对生产率P 的影响程度不同。的影响程度不同。 1. 1. 切削用量与加工生产率的关系切削用量与加工生产率的关系 外圆纵车时，按切削工时外圆纵车时，按切削工时tm 计算的生产率计算的生产率P为为mtP1 pvfaAP0 wwpLdfvaP1000 得得 因因tm 与与工件转速工件转速、毛坯直径、工件切削长度、加工余量有关。毛坯直径、工件切削长度、加工余量有关。 即：提高即：提高v、f、ap ，都能提高切削生产率。都能提高切削生产率。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 根据根据 ，

11、选用一定的切削条件进行计算，选用一定的切削条件进行计算，得到如下结果：得到如下结果： 75. 025. 25pvafvCT 小结小结: 增大增大ap 比增大比增大 f 更有利于提高生产率更有利于提高生产率P ；切削速度；切削速度v高高过一定的临界值时，生产率过一定的临界值时，生产率P 反而会降低。反而会降低。 1 1）ap 增至增至3ap， f 不变，若刀具不变，若刀具仍仍保持合理的保持合理的T ，则，则v 必须必须降低降低15%，此时，此时 。PPpa5 . 23 2 2）f 增至增至3 f ，ap 不变，若刀具不变，若刀具仍仍保持合理的保持合理的T ，则，则v 必须必须降低降低32%，此时

12、，此时 。PPf8 . 13 3 3）v 增至增至3v，f 不变、不变、ap 因加工余量不变因加工余量不变，此时，此时 即生产率大为降低。即生产率大为降低。,13. 03PPv 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 pvfaAP0 2. 2. 切削用量的选用原则切削用量的选用原则 优选切削用量，就是要选择切削用量三要素的最佳组合。优选切削用量，就是要选择切削用量三要素的最佳组合。 在保持刀具合理耐用度在保持刀具合理耐用度T 的前提下，使生产率的前提下，使生产率 保持最大。保持最大。pvfaAP0 切削用量的选用原则切削用量的选用原则 1 1）首

13、先选择尽可能大的首先选择尽可能大的 ap ； 2 2）其次根据机床动力和刚性限制条件，或已加工表面粗糙其次根据机床动力和刚性限制条件，或已加工表面粗糙度要求，选择尽可能大的度要求，选择尽可能大的 f ； 3 3）最后利用设计手册或计算公式确定最后利用设计手册或计算公式确定v 。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 二、二、ap、f 和和v 值的选定值的选定 1. 1. 背吃刀量背吃刀量ap 的选定的选定 1 1）粗加工时，表面粗糙度为粗加工时，表面粗糙度为Ra8020m，为提高生产效率，为提高生产效率，一次走刀尽可能切除全部加工余量。取一次走

14、刀尽可能切除全部加工余量。取 ap = 46mm。 2 2）半精加工时，表面粗糙度为半精加工时，表面粗糙度为Ra105m，兼顾生产率和加，兼顾生产率和加工精度，工精度，取取 ap = 0.52mm 。 3 3）精加工时，表面粗糙度为精加工时，表面粗糙度为Ra2.51.25m，为保证加工精，为保证加工精度，取度，取 ap = 0.10.4mm 。 4 4）加工表层有硬皮的铸、锻件或加工硬化严重的材料时，加工表层有硬皮的铸、锻件或加工硬化严重的材料时，尽量使尽量使ap 超过硬皮或硬化层厚度，防止刀刃过早磨损。超过硬皮或硬化层厚度，防止刀刃过早磨损。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七

15、节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 2. 2. 进给量进给量 f 的选定的选定 粗加工时粗加工时，切削力较大，合理切削力较大，合理 f 主要受到机床进给机构强主要受到机床进给机构强度、刀具强度与刚度、工件装夹刚度等因素的限制。度、刀具强度与刚度、工件装夹刚度等因素的限制。 精加工时，精加工时，合理合理 f 主要受到加工精度和表面粗糙度的限制。主要受到加工精度和表面粗糙度的限制。 生产中大多采用查表法确定合理的进给量生产中大多采用查表法确定合理的进给量 1 1）粗加工时粗加工时，根据工件材料、工件直径及已确定的被吃刀量根据工件材料、工件直径及已确定的被吃刀量ap ，来选择来选择 f ； 2

16、2）半精加工和精加工时半精加工和精加工时，按加工表面粗糙度要求，根据工件按加工表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径，切削速度材料、刀尖圆弧半径，切削速度 v 来选择来选择 f 。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 3. 3. 切削速度切削速度 v 的选定的选定 在在 ap、f 选定后，根据合理的刀具耐用度来选定速度选定后，根据合理的刀具耐用度来选定速度v 。 如如 车削速度的计算式车削速度的计算式: :vyxpmvKfaTCvvv Kv为切削速度修正系数，包括工件材料、刀具材料、刀为切削速度修正系数，包括工件材料、刀具材料、刀具主偏角

17、、副偏角、刀尖圆弧半径等对切削速度的修正系数。具主偏角、副偏角、刀尖圆弧半径等对切削速度的修正系数。 各种速度修正系数和各种速度修正系数和 Cv、xv、yv、m 等均可查阅手册。等均可查阅手册。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 切削速度切削速度 v 的选择原则的选择原则 1 1）粗车时，粗车时， ap、f 较大，选择较低的较大，选择较低的 v ；精车时，；精车时，ap、f 较较小，选择较高的小，选择较高的 v。 2 2）工件材料强度、硬度高时，选较低的

18、工件材料强度、硬度高时，选较低的v ；加工难加工材料加工难加工材料时，取较低的时，取较低的 v。 3 3）切削合金钢比切削中碳钢的切削合金钢比切削中碳钢的v 应低应低 20%30%；切削调质；切削调质钢比切削正火、退火钢的钢比切削正火、退火钢的v 应应低低 20%30% ；切削有色金属比切；切削有色金属比切削中碳钢的削中碳钢的 v 应高应高100%300%。 4 4）刀具材料的切削性能愈好，刀具材料的切削性能愈好， v 也选得愈高也选得愈高。 5 5）精加工时，精加工时，v的选取的选取应避开积屑瘤和鳞刺产生的区域应避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节

19、第七节 切削用量的选择切削用量的选择 三、三、切削用量最优化概念切削用量最优化概念 1. 1. T v 关系及关系及 lm v 关系的极值关系的极值 2. 2. 最佳切削温度的概念最佳切削温度的概念 对于一定的刀具和工件，用不同的对于一定的刀具和工件，用不同的切削用量加工时，都存在一个使刀具切削用量加工时，都存在一个使刀具磨损量最低，耐用度最高的磨损量最低，耐用度最高的最佳切削最佳切削温度以及最佳切削速度温度以及最佳切削速度v0。 如图，从低速到高速过程中，如图，从低速到高速过程中，T - -v， lm v的的关系式在某一速关系式在某一速度下刀具耐用度度下刀具耐用度T 和切削路程和切削路程 lm 都有最大值。且都有最大值。且lm 与与T 的最大的最大值所对应的值所对应的 v是不同的。是不同的。 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 第七节第七节 切削用量的选择切削用量的选择 3. 3. 各种条件下的切削速度各种条件下的切削速度 如图，最高刀具如图，最高刀具T 的切削速度的切削速度vT、最