金屬切削液的銑削性能評價(jià)

　　金屬切削液的銑削性能評價(jià)【1】

　　摘要：通過(guò)搭建的銑削力測試平臺，研究銑削參數與切削力和工件表面粗糙度的關(guān)系。

　　進(jìn)行干切削與采用不同切削液條件的切削力和工件表面粗糙度的實(shí)驗研究，考察不同切削液的銑削性能差別，實(shí)驗結果表明所設計的實(shí)驗方案具有很好的區分性，可以對切削液的銑削性能進(jìn)行評價(jià)。

　　關(guān)鍵詞：切削液 切削力 工件表面粗糙度

　　前言：

　　隨著(zhù)我國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了金屬加工液產(chǎn)品需求量的持續增長(cháng)，據不完全統計，國內的金屬加工液的年消耗量30～50萬(wàn)噸規模，并且保持10%左右的年增長(cháng)率[1]。

　　從金屬加工液的應用來(lái)看，主要包括成型液、切削液、處理液和保護液等四大類(lèi)，其中金屬切削液的比例最大，約占整個(gè)金屬加工液的45%左右，是使用最為廣泛的金屬加工液產(chǎn)品。

　　金屬切削液的主要功能是降低摩擦系數，減少切削熱量生成，提高工件表面質(zhì)量，延長(cháng)刀具使用壽命。

　　因此，一個(gè)優(yōu)質(zhì)的切削液產(chǎn)品，應該在提高切削參數、降低刀具消耗、防止機床銹蝕、提高工件質(zhì)量、降低維護成本、保證人身安全、減少環(huán)境污染等各個(gè)方面為用戶(hù)提供有效手段。

　　而這些目標的實(shí)現，則需要在了解當今機加工和材料技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)的基礎上，運用物理、化學(xué)和生物科學(xué)的最新技術(shù)，研發(fā)出適用于各種加工要求的產(chǎn)品并使上述指標到達到最優(yōu)組合。

　　金屬切削液的評價(jià)方法多種多樣，根據評價(jià)性能的需要，大致可以分為三大類(lèi)。

　　第一類(lèi)為簡(jiǎn)單的滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦;第二類(lèi)為金屬去除和成屑過(guò)程;第三類(lèi)為金屬板材的成型或拉伸過(guò)程[2]。

　　每種方法都有其自己的優(yōu)點(diǎn)和局限性，到目前為止，還沒(méi)有一種行之有效的實(shí)驗室評價(jià)金屬加工液的摩擦磨損性能的方法，這主要是由于成本和時(shí)間的受限，在實(shí)驗室內僅能模擬有限的加工工藝[3]。

　　本文將通過(guò)建立的銑削力測試平臺，考察切削液的潤滑性能，工件表面質(zhì)量以及刀具保護性能。

　　1 實(shí)驗部分

　　1.1 試驗設備

　　實(shí)驗采用CMV-850型立式加工中心進(jìn)行銑削，采用YDCB-Ⅲ05壓電式多功能切削力測試系統進(jìn)行銑削力測量，采用Mitutoyo SJ-201P粗糙度測量?jì)x對工件表面質(zhì)量進(jìn)行檢測。

　　測試系統：YDCB-Ⅲ05壓電式多功能切削力測試系統，包括YDCB-Ⅲ05壓電式多功能切削力儀、YE5850B電荷放大器、PCI-9118DG/L信號采集卡、計算機及其相應采集軟件。

　　1.2試驗材料

　　工件材料：45#鋼(4HB170-197，調質(zhì));

　　刀具型號：可轉位硬質(zhì)合金立銑刀;

　　試驗切削液：KLC 8204切削液、KLC 8205切削液和國外參考切削液。

　　1.3試驗條件

　　測量工況：采用多因素影響實(shí)驗方法，綜合考慮主軸轉速、軸向切深、徑向切深和進(jìn)給量，試驗條件。

　　2 結果與分析

　　通過(guò)干切削、KLC 8204切削液、KLC 8205切削液及參考切削液的銑削實(shí)驗，分析切削參數對切削力的影響規律。

　　同時(shí)對研制產(chǎn)品與參考切削液進(jìn)行銑削實(shí)驗，對比分析了兩者對切削力及工件表面質(zhì)量情況的影響。

　　2.1 切削力影響分析

　　在制定銑削方案過(guò)程中，重點(diǎn)考慮進(jìn)給量和主軸轉速對切削力的影響，根據試驗方案測量切削力變化后，對實(shí)驗結果進(jìn)行分析，內容如下：

　　進(jìn)給量對切削力的影響

　　根據所采集的實(shí)驗數據分析來(lái)看，在固定主軸轉速、軸向和徑向切深的情況下，進(jìn)給量對切削力的影響顯著(zhù)。

　　以KLC 8204切削液銑削實(shí)驗為例進(jìn)行分析：

　　圖2給出不同進(jìn)給量條件下所測量的Fx，Fy和Fz三個(gè)方向的銑削過(guò)程切削力變化曲線(xiàn)，從圖中可以看出，當主軸轉速相同條件下，三個(gè)方向的切削力分力隨著(zhù)進(jìn)給量的增加而變大，尤其以主切削力Fy方向的分力影響最為顯著(zhù)。

　　固定進(jìn)給量、軸向和徑向切深的情況下，分析主軸轉速對銑削過(guò)程切削力的影響，以KLC 8205切削液為例進(jìn)行分析：

　　圖3給出切削力隨著(zhù)主軸轉速的變化曲線(xiàn)，從圖中可以看出，主軸轉速對切削力的影響有限，Fx和Fz方向分力影響不大，Fy方向分力隨著(zhù)主軸轉速的變化表現出波動(dòng)，但是沒(méi)有明顯的規律性。

　　通過(guò)對兩種切削液的銑削過(guò)程切削力進(jìn)行測量，即KLC 8204和KLC 8205切削液，實(shí)驗數據分析表明：影響銑削過(guò)程各向切削力(Fx，Fy，Fz)大小的主要因素為進(jìn)給量，在銑削過(guò)程，各向切削力隨著(zhù)進(jìn)給量的增加而變大，即同樣工況條件下，進(jìn)給量越大，所測量的切削力越大;在銑削過(guò)程中，主軸轉速對切削力影響較小，沒(méi)有明顯的規律性。

　　2.2 切削力性能評價(jià)

　　首先通過(guò)實(shí)驗數據分析切削液對銑削過(guò)程切削性能的影響，在此對干切削及KLC 8204切削液在各工況條件下所測量的切削力進(jìn)行對比。

　　圖4給出主軸轉速 400rpm條件下，干切削與采用KLC 8204切削液在各工況條件下所測量三向分析對比。

　　切削力的數據對比情況表明，在同樣主軸轉速、軸向和徑向切深，不同的進(jìn)給量下，采用KLC 8204切削液后，能夠有效降低切削力。

　　這主要是采用切削液將有效改善切削環(huán)境，尤其是能夠降低切削表面的溫度，帶走切削過(guò)程所產(chǎn)生的大量切削熱，同時(shí)為刀具表面提供潤滑的原因。

　　選擇兩款相近油品KLC 8205及國外同類(lèi)產(chǎn)品作為參考切削液。

　　通過(guò)實(shí)驗數據對比可以看出，兩者在同樣工況條件下，銑削過(guò)程中切削力有明顯差別，三個(gè)方向的切削力對比中，參考切削液的切削力測試結果要明顯低于KLC 8205切削液。

　　本實(shí)驗采用的KLC 8204切削液與干切削相比具有改進(jìn)切削環(huán)境的功能，切削力的各項分力明顯優(yōu)于干切削環(huán)境;同樣使用切削液情況下，通過(guò)對切削力的測量，能夠區分不同切削液的性能的差別。

　　2.3工件加工表面質(zhì)量評價(jià)：

　　銑削過(guò)程影響工件表面質(zhì)量因素很多，主要有機床精度，切削參數的設定，刀具的選擇以及切削液性能等。

　　表面粗糙度指零件已加工表面上所具有的較小間距和微小峰谷不平度的微觀(guān)幾何形狀的尺寸特征，是反映零件表面質(zhì)量的重要指標之一。

　　國家標準規定，表面粗糙度的評定參數應從輪廓算術(shù)平均偏差Ra、微觀(guān)不平度十點(diǎn)高度Rz和輪廓最大高度R中選取。

　　本實(shí)驗中取Ra作為銑削過(guò)程工件表面質(zhì)量的評價(jià)參數。

　　首先對采用KLC 8204切削液與干切削實(shí)驗的工件表面質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，以考察切削液在銑削過(guò)程中對工件表面質(zhì)量的影響。

　　圖6 給出同樣主軸轉速條件下，干切削與采用KLC 8204切削液后，工件表面粗糙度隨進(jìn)給量的變化曲線(xiàn)，從圖中可以看出，采用切削液后，工件表面粗糙度更小，表明同樣工況條件下，采用切削液后，工件的表面質(zhì)量明顯改善，能夠表明切削液在銑削過(guò)程能夠有效改善切削環(huán)境，有助于提高工件表面質(zhì)量。

　　通過(guò)該圖也能看出進(jìn)給量對工件表面粗糙度的影響有限，沒(méi)有明顯的規律性。

　　下面進(jìn)行兩款同類(lèi)產(chǎn)品的工件加工后的表面質(zhì)量進(jìn)行對比，分別為KLC 8205切削液和國外參考切削液。

　　按照切削原理，加工過(guò)程中，適當提高主軸轉速，能夠降低工件表面粗糙度，從而提高工件表面加工質(zhì)量，下面通過(guò)測量的實(shí)驗數據來(lái)分析這一現象。

　　從圖7中可以看出，當固定進(jìn)給量，軸向及徑向切深的前提下，工件表面的粗糙度受主軸轉速影響明顯，表現為：表面粗糙度隨著(zhù)主軸轉速的提高而降低。

　　同時(shí)可以看出，在同樣工況條件下，采用KLC 8205切削液銑削后的工件表面粗糙度要低于采用參考切削液，表面工件表面質(zhì)量更好。

　　首先通過(guò)第一組試驗，即KLC 8204切削液與干切削進(jìn)行對比來(lái)看，采用切削液后明顯降低了工件表面粗糙度，尤其是在低轉速區域改善更為明顯;通過(guò)進(jìn)行同類(lèi)切削液產(chǎn)品的試驗，可以看出，切削液對改善工件表面質(zhì)量的能力不同，該試驗能夠區分不同切削液在降低工件表面粗糙度，提高工件表面加工質(zhì)量的能力;通過(guò)改變試驗參數，考察主軸轉速對銑削過(guò)程工件表面質(zhì)量的影響來(lái)看，適當提高主軸轉速可以達到降低工件表面加工粗糙度、提高表面質(zhì)量的目的。

　　通過(guò)KLC 8205切削液與參考切削液實(shí)驗對比，可以看出研制的新型切削液能夠有效改善工件表面質(zhì)量，在0.1mm/r進(jìn)給量條件下，能夠降低工件表面粗糙度可達30～80%。

　　3 結論

　　(1)影響銑削過(guò)程各向切削力(Fx，Fy，Fz)大小的主要因素為進(jìn)給量，各向切削力隨著(zhù)進(jìn)給量的增加而變大，即同樣工況條件下，進(jìn)給量越大，所測量的切削力越大;

　　(2)銑削過(guò)程中，主軸轉速對切削力影響較小，尤其是Fx和Fz方向分力受主軸轉速的影響有限，Fy方向分力隨著(zhù)主軸轉速變化表現出波動(dòng)，但并沒(méi)有表現出明顯的規律性。

　　(3)銑削過(guò)程中，工件表面的粗糙度受主軸轉速影響明顯，表現為：工件表面粗糙度在一定程度上隨著(zhù)主軸轉速的提高而降低;

　　(4)固定主軸轉速、軸向切深，以及徑向切深時(shí)，不同進(jìn)給量條件下測量的工件表面粗糙度雖然具備很好的區分性，但是未呈現出明顯的規律性;

　　(5)通過(guò)對工件表面質(zhì)量測量，可以看出研制的KLC 8205切削液具備很好的銑削性能，能夠降低工件表面粗糙度，提高工件表面加工質(zhì)量;

　　(6)通過(guò)制定的銑削測試方案，能夠很好地區分不同銑削環(huán)境下切削力的變化情況。

　　參考文獻：

　　[1] 李茂生.金屬加工液的開(kāi)發(fā)應用于評價(jià)方法.潤滑與密封，2010，35(11)：123-127

　　[2] 邵騰飛，魏朝良，董瑩等.金屬加工液潤滑性能的實(shí)驗室評價(jià)手段.大連潤滑油技術(shù)經(jīng)濟論壇論文專(zhuān)輯，2011：291-294.

　　[3] Theo Mang， Wilfried Dresel Lubricants and lubrication[M]. Weinheim： WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA，2007

　　金屬切削加工中切削液的選用和維護【2】

　　摘 要：隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)和機械加工工業(yè)的不斷發(fā)展，特別是大量的難切削材料的應用和對產(chǎn)品零件加工質(zhì)量要求越來(lái)越高，合理選擇切削液對于提高工件質(zhì)量及機床的使用壽命和效率有著(zhù)非常重要的作用。

　　文章介紹了切削液的種類(lèi)、特點(diǎn)，并著(zhù)重說(shuō)明了切削液的選用原則以及切削液的維護。

　　關(guān)鍵詞：切削;切削液;選用;維護

　　1 前言

　　切削液是一種用在金屬切削、磨削加工過(guò)程中，用來(lái)冷卻和潤滑刀具和加工件的工業(yè)用液體。

　　合理選用冷卻潤滑液，可以有效地減小切削過(guò)程中的摩擦，改善散熱條件，而降低切削力，切削溫度和刀具磨損，提高刀具耐用度，切削效率和已加工表面質(zhì)量及降低產(chǎn)品的加工成本。

　　為了使工件、刀具和機床不受周?chē)�介質(zhì)的腐蝕，防止切削過(guò)程中產(chǎn)生的細屑或磨粒附在刀具、工件加工表面和機床運動(dòng)部件上造成機械擦傷，切削液除了應具有冷卻和潤滑作用外，還要具備一定的防銹和沖洗作用。

　　2 切削液分類(lèi)

　　2.1 水基切削液

　　2.1.1 水溶液。

　　水溶液的主要成分是水，在其中加入一定量的防銹和油性添加劑，還能起到一定的防銹和潤滑作用。

　　由于水的導熱系數是油的導熱系數三倍，所以它的冷卻性能好，呈透明狀，常在磨削中使用。

　　2.1.2 乳化液。

　　按用途可分為：普通乳化液：它是由防銹劑，乳化劑和礦物油配制而成。

　　清洗和冷卻性能好，兼有防銹和潤滑性能。

　　防銹乳化液：在普通乳化液中，加入大量的防銹劑，其作用同上，用于防銹要求嚴格的工序和氣候潮濕的地區。

　　極壓乳化液：在乳化液中，添加含硫，磷，氯的極壓添加劑，能在切削時(shí)的高溫、高壓下形成吸附膜，起潤滑作用。

　　根據乳化液中的礦物油含量和礦物油粒度可分為：粗乳液：含油60%～90%，油滴粒度大于1μm，外觀(guān)為乳白色;微乳液：含油40%～50%，油滴粒度小于1μm，外觀(guān)呈半透明灰色;乳化液中礦物油的作用是作油性劑、防銹劑等添加劑的載體。

　　各種添加劑配制得當能使乳化液切削液獲得良好的冷卻效果，同時(shí)還有相當好的潤滑和除銹性能。

　　這些特點(diǎn)使乳化液避免了油基切削液容易產(chǎn)生煙霧、起火的缺點(diǎn)而用在大量切削熱生成的切削加工場(chǎng)合。

　　另外，乳化液價(jià)格便宜，使用衛生安全。

　　乳化液的缺點(diǎn)是容易因溫度上升、現場(chǎng)維護不當造成繁殖細菌、霉菌等，使乳化液中的有效成分產(chǎn)生化學(xué)分解而發(fā)臭、變質(zhì)而縮短使用壽命。

　　2.1.3 化學(xué)合成切削液。

　　不含礦物油類(lèi)，在水中添加水溶性防銹劑、油性劑、極壓抗磨添加劑、表面活性劑、防腐劑和消泡劑等多種功能性添加劑。

　　稀釋液呈透明狀或半透明狀。

　　化學(xué)合成切削液的冷卻和清洗性能非常優(yōu)良，適合高速切削;加工工件時(shí)具有良好的可見(jiàn)性，特別適合數控機床、加工中心等現代加工設備使用;穩定性和抗腐朽能力比乳化液強，使用壽命長(cháng)。

　　缺點(diǎn)是與乳化液相比，潤滑和防銹性能較差。

　　2.2 油或油基切削液

　　油或油基切削液主要成分是礦物油，根據礦物油內添加物的不同可分為：脂肪油切削油：在礦物油內添加一定的脂肪油，此類(lèi)油的潤滑性良好，常用于機械零件的精密加工;極壓切削油：在礦物油內添加一定比例的極壓添加劑，進(jìn)一步提高切削油的耐溫耐壓性能;復合切削油：由礦物油、油性添加劑和極壓添加劑配制而成，對金屬表面有極佳的吸附作用，在很寬的溫度范圍內能保持切削油的潤滑性能，適合多工位切削及多種材料的的切削加工。

　　3 切削液的選用

　　3.1 工藝要求和切削特點(diǎn)

　　(1)粗加工時(shí)，要求以冷卻為主，一般應選用冷卻作用較好的切削液，如水溶液或低濃度的乳化液等;(2)精加工時(shí)，主要希望提高加工質(zhì)量和減少刀具磨損，一般應選用潤滑作用較好的切削液，如高濃度的乳化液或切削油等;(3)加工孔時(shí)，應選用濃度大的乳化液或極壓切削液。

　　(4)深孔加工時(shí)，應選用含有極壓添加劑濃度較低的切削液。

　　(5)磨削時(shí)，應選用清洗作用好的切削液。

　　3.2 被加工材料的性質(zhì)

　　切削普通鋼材時(shí)一般用乳化液或硫化油;加工不銹鋼、高強度鋼和高溫合金鋼時(shí)，應選用活性高、含抗磨、極壓添加劑的切削液;對于容易加工的材料則選用不含極壓添加劑的切削液。

　　切削有色金屬和輕金屬時(shí)，切削力和切削溫度都不高，可選用礦物油和高濃度乳化液，為避免腐蝕工件應注意不要使用含硫化油的切削液。

　　切削鎂合金時(shí)為防止燃燒起火一般不使用水基切削液，可采用低粘度油作為切削液。

　　切削鑄鐵與青銅等脆性材料時(shí)，切屑常呈崩碎狀，容易隨切削液到處流動(dòng)，流入機床導軌之間造成部件損壞，可以不使用切削液，或者使用冷卻和清洗性能好的低濃度乳化液。

　　3.3 刀具材料

　　3.3.1 工具鋼刀具。

　　工具鋼耐熱溫度低，在高溫下會(huì )失去硬度，只能適用于一般材料的切削。

　　切削加工時(shí)，要求冷卻液的冷卻效果要好，一般采用乳化液為宜。

　　3.3.2 高速鋼刀具。

　　高速鋼刀具是以鉻、鎳、鎢、鉬、釩(有的還含有鋁)為基礎的高級合金鋼，它們的耐熱性明顯地比工具鋼高，允許的最高溫度可達600℃。

　　高速粗切削時(shí)，切削量大，產(chǎn)生大量的切削熱，為避免工件燒傷而影響加工質(zhì)量，應采用冷卻性好的水基切削液;如果用高速鋼刀具進(jìn)行中、低速的精加工時(shí)，為減小刀具和工件的摩擦黏結，抑制切削瘤生成，提高加工精度，一般采取油基切削液或高濃度乳化液。

　　3.3.3 硬質(zhì)合金刀具。

　　硬質(zhì)合金刀具是由鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)的碳化物和一定量的鈷(Co)組成，它的硬度和耐磨性能大大超過(guò)高速鋼，最高允許工作溫度可達1000℃，在加工鋼鐵材料時(shí)，可減少切屑間的粘結現象。

　　在選用切削液時(shí)，要考慮盡可能使硬質(zhì)合金刀具均勻受熱，避免激冷激熱而損壞刀具。

　　在加工一般的材料時(shí)，經(jīng)常采用干切削，但在干切削時(shí)，工件溫升較高，使工件易產(chǎn)生熱變形，影響工件加工精度，而且在沒(méi)有潤滑劑的條件下進(jìn)行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨損也加快。

　　在選用切削液時(shí)，一般油基切削液的熱傳導性能較差，使刀具產(chǎn)生驟冷的危險性要比水基切削液小，所以一般選用含有抗磨添加劑的油基切削液為宜。

　　3.3.4 陶瓷刀具、金剛石刀具。

　　這些刀具材料的高溫耐磨性及硬度比硬質(zhì)合金還要好，一般采用干切削，但考慮到均勻的冷卻和避免溫度過(guò)高，也常使用水基切削液。

　　4 切削液的維護

　　(1)確保液體循環(huán)路線(xiàn)的暢通。

　　防止雜油、雜物等混入供液系統，及時(shí)排除循環(huán)路線(xiàn)的金屬屑、金屬粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪屑，以免造成切削液循環(huán)管路堵塞。

　　(2)抑菌。

　　切削液在適當的環(huán)境和條件下極易滋生細菌，降低切削液的理化指標和使用性能。

　　可采用定期投入殺菌劑和用超微過(guò)濾等手段抑制細菌的繁殖。

　　(3)切削液的凈化。

　　污染切削液的物質(zhì)主要是金屬粉末和砂礫細粉、飄浮油和游離水、微生物和繁殖物，如不及時(shí)凈化，切削液將很快發(fā)臭，使用效果變差并降低機床泵組使用壽命。

　　(4)調整濃度。

　　每天用折光儀檢測切削液的濃度，并及時(shí)調整，正確的濃度可以保證切削液的穩定性。

　　5 結束語(yǔ)

　　水基和油基切削液各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用工況也不全相同，選用時(shí)應該綜合各種條件進(jìn)行。

　　切削液的維護重點(diǎn)在于凈化和抑菌，可根據具體情況采用單機過(guò)濾或集中過(guò)濾。

　　切削液的合理選用及管理維護，能有效保證切削加工的需要。

　　參考文獻

　　[1]孫洋.切削液的使用、維護及過(guò)濾凈化[J].機床與液壓，2007(11);195.

　　[2]崔影.乳化型切削液與合成切削液性能檢測使用比較[J].中小企業(yè)管理與科技，2010(33)：268.

　　[3]高虹靜.淺論金屬切削加工切削液[J].物流工程與管理，2009(12)：124-126.

【金屬切削液的銑削性能評價(jià)】相關(guān)文章：

金屬力學(xué)性能測試技術(shù)實(shí)訓報告范文（通用6篇）08-28

數控銑削加工實(shí)訓報告11-16

金屬材料教案10-13

學(xué)好用好金屬活動(dòng)性順序的教案 金屬之最05-17

金屬購銷(xiāo)合同08-23

金屬銷(xiāo)售工作計劃12-28

技術(shù)性能保證書(shū)03-27

技術(shù)性能保證書(shū)12-14

技術(shù)性能保證書(shū)10-10

貴金屬銷(xiāo)售工作計劃11-30