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如何根據加工方法選擇切削液?

作者:東莞益昌潤滑科技有限公司  發布時間:2014-6-13  瀏覽次數:1909

  對于不同切削加工類型,金屬的切除特性是不一樣的,較難的切削加工對切削液要求也較高。切削過程的難易程度,按從難到易的次序排列如下:內拉削-外拉削-攻絲-螺紋加工-滾齒-深孔鉆-鏜孔-用成形刀具切削螺紋-高速低進給切削螺紋-銑削-鉆孔-刨削-車削(單刃刀具)-鋸削磨削。
  上述排列順序并不是絕對的,因為,刀具的幾何形狀和工件材料的變化也會改變加工的難易程度。


      本文對一些常用的加工方法如何選擇切削液作簡單的敘述。


      1、車削、鏜削


      粗車:粗車時加工余量較大,因而切削深度和進給量都較大,切削阻力大,產生大量切削熱,刀具磨損也較嚴重,主要應選擇用以冷卻作用為主并具有一定清洗、潤滑和防銹作用的水基切削液,將切削熱及時帶走,降低切削溫度,從而提高刀具耐用度,一般選用極壓乳化液效果更好。極壓乳化液除冷卻性能好之外,還具備良好的極壓潤滑性,可明顯延長刀具使用壽命,提高切削效率,使用水基切削液要注意機床導軌面的保養,下班前要將工作臺上的切削液擦干,涂上潤滑油。
精車:精車時,切削余量較小,切削深度只有0.05~0.8mm,進給量小,要求保證工件的精度和粗糙度。精車時由于切削力小,溫度不高,所以宜采用高濃度(10%以上)的乳化液和含油性添加劑的切削液為宜。對于精度要求很高的車削,如精車螺紋,要采用菜籽油、豆油劃其他產品作潤滑液才能達到精度要求。正如上面所提到的,由于植物油穩定發差,易氧化,有的工廠采用了15%JQ-1精密切削潤滑劑+85%L-AN32全損耗系統用油作為精密切削油,效果很好。
鏜削:鏜削機理與車削一樣,不過它是內孔加工,切削是和切削速度均不大,但散熱條件差,可采用乳化液作切削液,使用時應適當增加切削液的流量和壓力。


      2、銑削


      銑削是斷續切削,每個刀齒的切削深度時刻變化,容易產生振動和一定和沖擊力,所以銑削條件比車削條件差。用高速刀具高速平銑或高速端銑時,均需要冷卻性好,并有一定潤滑性能的切卻液,如極壓乳化液。在低速銑削時,要求用潤滑性好的切削油,如精密切削油和非活性極壓油。對不銹鋼和耐熱合金鋼,可用含硫、氯極壓添加劑的切削油。


      3、螺紋加工


      切削螺紋時,刀具與切削材料成楔形接觸,刀刃三面被切削材料所包圍,切削力矩大排屑較困難,熱量不能及時由切屑帶走,刀具容易磨損,切屑碎片擠塞并且容易產生振動。尤其車螺紋和攻螺紋時切削條件更苛刻,有時會出現崩刃和斷絲錐,要求切削液同時具備較低的摩擦系數和較高的極壓性,以減少刀具的摩擦阻力和延長刀具使用壽命,一般應選用同時含有油性劑和極壓劑的復合切削液。此外,攻螺紋時切削液的滲透性能很重要,切削液能否及時滲透到刀刃上,對絲錐的耐用度影響很大,切削液的滲透性與粘度有關,粘度小的油滲透性較好,必要時可加入少量的柴油或煤油來提高滲效果。有的場合,如盲孔攻螺紋時切削液很難進入孔中,這時采用粘度大,附著力強的切削液效果反而更好。


下面列舉幾個攻螺紋用切削液的配方:
      10%硫化脂肪油、10%氯化石蠟、8%脂肪油、72%L-AN15全損耗系統用油。適用于鋼、合金鋼攻螺紋。
      0%JQ-2極壓潤滑劑、10%JQ-1精密切削潤滑劑、70%L-AN15全損耗系統油。適用于鋼、合金鋼攻螺紋。
      5%JQ-2極壓潤滑劑+20%柴油機機油+60%L-AN15全損耗系統用油。適用于鋁和鋁合金攻螺紋。
      30%JQ-2極壓潤滑劑+10%氯化石蠟+10%脂肪油+50%L-AN32全損耗系統油。適用于不銥銹鋼及盲孔攻螺紋。
      20%極壓乳化油+80%水,適用于鋼標準件螺紋加工。


      4、鉸削


      鉸削加工是對孔的精度加工,要求精度高鉸削屬低速小進給量切削,主要是刀具與孔壁成擠壓切削,切屑碎片易留在刀槽或粘接在刀刃邊上,影響刃帶的擠壓作用,破壞加工精度和表面粗糙度增加切削扭矩,還會產生積屑瘤,增加刀具磨損鉸孔基本上屬于邊界潤滑狀態,一般采用潤滑性能良好并有一定良好性的高濃度極壓乳化液或極壓切削油,就可以得到良好效果。對深孔鉸削,采用潤滑性能好的深孔鉆切削油便能滿足工藝要求。


      5、拉削


      拉刀是一種沿著軸線方向按刀刃和齒升并列著眾多刀齒的加工工具,拉削加工的特點是能夠高精度地加工出具有復雜形狀的工件。因為拉刀是貴重刀具所以刀具耐用度對生產成本影響較大。此外,拉削是精加工,對工件表面粗糙度要求嚴格。拉削時,切削阻力大,不易排屑,冷卻條件差,易刮傷工件表面,所以要求切削液的潤滑性和排悄性能較好。國內已有專用的含硫極壓添加劑的拉削油。
對于不銹鋼和耐熱合金的拉削,可用下列配方:
      20%JQ-2極壓潤滑劑,15%氯化石蠟,1%司本-80,64%L-AN22全損耗系統用油。

 

      6、鉆孔


      使用一般的麻花鉆鉆孔,屬于粗加工,鉆削時排屑困難,切削熱不易導出往往造成刀刃退火,影響鉆頭使用壽命及加工效率。選用性能好的切削液,可以使鉆頭的壽命延長數倍甚至更多,生產率也可明顯提高。一般選用極壓乳化液或極壓合成切削液。極壓合成切削液表面張力低,滲透性好,能及時冷卻鉆頭,對延長刀具壽命,提高加工效率十分有效。對于產銹鋼、耐熱合金等難切削材料,可選用低粘度的極壓切削油。


 

      7、深孔鉆


      深孔鉆(槍鉆)是近年發展起來的深孔加工工藝。傳統的深孔加工(也深與孔徑之比大于5),需要鉆、鏜、粗鉸、研磨等多道工序才能加工出有較高精度和較低表面粗糙度的孔。新工藝是采用結構特殊的刀具和高壓冷卻潤滑系統,可將上述多道工序簡化為一次連續走刀完成相當深度的高精度和低表面粗糙度的孔加工。這種工藝效 率高,經濟效益顯著。
      性能優良的深孔鉆切削液是深孔鉆加工技術關鍵之一,深孔鉆切削液必須具備下列性能。
      良好的冷卻作用,消除由于變形及摩擦所產生的熱量,抑制屑瘤的生成。
      良好的高溫潤滑性,減少刀刃及支承的摩擦磨損,保證刀具在切削區的高溫下保持良好的潤滑狀態。
     良好的滲透性,排屑性,使切削液及時滲透到刀刃上,并保證切屑能順利排出,因此,深孔鉆切削液要求具有高的極壓性和低的粘度。目前國內生產的801深孔鉆切削油具備了良好的高溫潤滑性,冷卻性和排屑性,已被廣泛使用在進口和國產的深孔鉆機床上,使用性能良好。

 

      8、齒輪加工


      滾齒、插齒時刀齒斷續切削并有沖擊力,故刀齒容易磨損,尤其在進給量大和高速切削時,刀齒的磨損就更嚴重,所以要求切削液具備良好的潤滑性能。過去在滾齒、插齒中一般都是用20或30號機械油作切削油,由于機械油中不含添加劑,故加工的齒輪面粗糙度較差,刀具耐用度也低。近年來,許多工廠在原用機械油的基礎上加進15%的JQ-1精密切削潤滑劑,使加工的齒輪齒面粗糙度和精密度達到精密汽車的要求,刀具耐用度也明顯提高。這是因為在機械油中加入JQ-1后,摩擦系數約降低30%,承受負荷能力提高50%以上,大大降低了切削時的摩擦阻力,使加工質量和刀具耐用度均有明顯改善。對于高硬度材料的滾齒、插齒,用氯系添加劑和有機鉬添加劑的切削油有明顯效果。
      對于高速切齒加工,用油基切削液,會產生較大的油煙,污染環境,而且由于冷卻不充分,往往會造成工件表面燒傷,影響加工質量,刀具磨損也加劇,此時,最好選用具有強極壓性的水基切削液,如含有硫、磷極壓添加劑的水基合成切削液或高濃度極壓乳化液,可克服高速切削時的油污染,加工質量和刀具磨損情況均比油基切削液好。但對原有的滾齒、插齒機床,必須采取措施,防止水進入轉動部分,以免機床產生故障。
      用硬質合金刀具進行齒輪加工,過去大部分采用干切削,工件溫度升高,刀具壽命低。最近研制成功的EC滾切硬齒切削油,可以成功地用于滾齒加工,使工件溫度下降,提高了齒輪的加工精度,刀具的壽命可延長80%~100%。
      剃齒加工要求高的表面質量,為了防止粘刀,可采用含活性極壓添加劑的切削油,又因為剃齒加工產生細小的切屑,為了使切屑容易沖掉,最好用低粘度的切削油,如果切屑分離不暢,會使已加工表面質量惡化。


 

      9、磨削


      磨削加工能獲得很高尺寸精度和較低的表面粗糙度。磨削時,磨削速度高發熱量大,磨削溫度可高達800~1000℃,甚至更高,容易引起工件表面燒傷和由于熱應力的作用產生表面裂紋及工件變形,砂輪磨損鈍化,磨粒脫落,而且磨屑和砂輪粉末易飛濺,落到零件表面而影響加工精度和表面粗糙度,加工韌性和塑性材料時,磨屑嵌塞在砂輪工作面上的空隙處或磨屑與加工金屬熔結在砂輪表面上,會使砂輪失去磨削能力,因此,為了降低磨削溫度,沖洗掉磨屑和砂輪末,提高磨削比和工件表面質量,必須采用冷卻性能和清洗性能良好、并有一定潤滑性能和防銹性能的切削液。
      普通磨削:可采用防銹乳化液或蘇打水及合成切削液,簡單配方如下。
      2%防銹乳化液,0.5%亞硝酸納,0.2%碳酸納,97.3%水;
      0.8%亞硝酸納,0.3%碳酸納,0.5%甘油,98.6%水;
      直接用3%~4%的防銹乳化液或化學合成液。
      對于精度要求和精密磨削,可使用H-1精磨液可明顯提高工件加工精度和磨削效 率,使用濃度為4%~5%。
      高速磨削:通常把砂輪線速度超過50m/s的磨削稱為高速磨削。當砂輪的線速度增加時,磨削溫度顯著升高。從試驗測定,砂輪線速度為60m/s時的磨削溫度(工作平均溫度)比30m/s高約50%~70%;砂輪線速度為80m/s時,磨削溫度比60m/s時又高15%~20%。砂輪線速度提高后,單位時間內參加磨削的磨粒數增加,摩擦作用加劇,消耗能量也增大,使工件表層溫度升高,增加表面發生燒傷和形成裂紋的可能性,這就需要用具有高效冷卻性能的冷卻液來解決,所以在高速磨削時,不能使用普通的切削液,而要使用具有良好滲透、冷卻性能的高速磨削液,才能滿足線速度60m/s的高速磨削工藝要求。
      強力磨削:這是一種先進的高效磨削工藝,例如功入式高速強力磨削時,線速度為60m/s的砂輪以每分鐘3.5~6mm左右有進給速度徑向功入,功除率可高達20~40mm33/mm•s,這時砂輪磨粒與工件摩擦非常劇烈,即使在高壓大流量和條件下,所測到摩擦區工件表層溫度范圍達700~1000℃,如果冷卻條件不好,磨削過程就不可能進行。在功入式強力磨削時,采用性能優良的合成強力磨削液與乳化液相比,總磨量提高35%,磨削比提高30%~50%,延長正常磨削時間約40%,降低功率損耗約40%,所以強力磨削時,冷卻液的性能對磨削效果影響很大。
       金剛石砂輪磨削:這是適用于硬質合金、陶瓷、玻璃等硬度高的材料的磨削加工,可以進行粗磨、精磨,磨出表面一般不產生裂紋、缺口,可以得到較低的表面粗糙度。為了防止磨削時產生過多的熱量和導致砂輪過早磨損,獲得較低的表面粗糙度,就需要連續而充分的冷卻。這種磨削由于工件硬度高,磨削液主要應具備冷卻和清洗性能,保持砂輪鋒銳,磨削液的摩擦系數不能過低,否則會造成磨削效率低,表面燒傷等不良效果,可以采用以無機鹽為主的化學合成液作磨削液。精磨時可加入少量的聚乙醇作潤滑劑,可以提高工件表面加工質量。對于加工精度高的零件,可采用潤滑性能好的低粘度油基切削液。
      螺紋、齒輪和絲杠磨削:這類磨削特別重視磨削加工后的加工面質量和尺寸精度,一般宜采用含極壓添加劑的磨削油,這類油基磨削液由于其潤滑性能好,可減少磨削熱,而且其中的極壓添加劑可與工件材料反應,生成低剪切強度的硫化鐵膜和氯化鐵膜,能減輕磨粒》切削刃尖端的磨損,使磨削順利進行。為了獲得較好的冷卻性和清洗性,切削液要保證防火安全,應選用低粘度高閃點的磨削油為宜。


      10、珩磨


      珩磨加工的工件精度高,表面粗糙度低,加工過程產生鐵粉和油石粉顆粒度很小,容易懸浮在磨削液中,造成油石孔堵塞,影響加工效率和破壞工件表面的加工質量,所以要求冷卻潤滑液具備較好的滲透、清洗、沉降性能。水基冷卻液對細小粉末的沉降性能差,一般不宜采用。粘度大的油基磨削液也不利粉末的沉降,所以一般采用粘度小約(2~3mm2/s(40℃))的礦物油加入一定量的非活性的太太硫化脂肪油作珩磨油。

 

 
 
 
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