文档介绍：切削液的主要作用和用途
在金属切削过程中,为提高切削效率,提高工件的精度和降低工件表面粗糙度,延长刀具使用寿命,达到最佳的经济效果,就必须减少刀具与工件、刀具与切屑之间磨擦,及时带走切削区内因材料变形而产生的热量。要达到这些目的,一方面是通过开发高硬度耐高温的刀具材料和改进刀具的几何形状,如随着碳素钢、高速钢硬质合金及陶瓷等刀具材料的相继问世以及使用转位刀具等,使金属切削的加工率得到迅速提高;另一方面采用性能优良的切(磨)削液往往可以明显提高切削效率,降低工件表面粗糙度,延长刀具使用寿命,取得良好和经济效益切削液作用有如下几方面:
冷却作用是依靠切削液的对流换热和汽化把切削热从固体(刀具、工件和切屑)带走,降低切削区的温度,减少工件变形,保持刀具硬度和尺寸。切削液的冷却作用取决于它的热参数值,特别是比热容和热导率。此外,液体的流动条件和热交换系数也起重要作用,热交换系数可以通过改变表面活性材料和汽化热大小来提高。水具有较高的比热容和大的导热率,所以水基的切削性能要比油基切削液好。改变液体的流动条件,如提高流速和加大流量可以有效地提高切削液的冷却效果,特别对于对于冷却效果差的油基切削液,加大切削液的供液压力和加大流量,可有较提高冷却性能。在枪钻深孔和高速滚齿加工中就采用这个办法。采用喷雾冷却,使液体易于汽化,也可明显提高冷却效果。
切削液的冷却效果受切削液的渗透性能所影响,渗透性能好的切削液,对刀刃的冷却速度快,切削液的渗透性能与切削液的粘度和浸润性有关。低粘度液体比高粘度液体渗透性能要好,油基切削液的渗透性能比水基切削液渗透性能要强,含有表面活性剂的水基切削液其渗透性能则大大有所提高。切削液的浸润性能与切削液的表面张力有关,当液体表面张力大时,液体在固体的表面向周围扩张聚集成液滴,这种液体的渗透性能就差;当液体表面张力小时,液体在固体表面向周围扩展,固体-液体-气体的接触角很小,甚至为零,此时液体的渗透性能就好,液体能迅速扩展到刀具与工件,刀具与切屑接触的缝隙中,便可加强冷却效果。
冷却作用的好坏还与泡沫有关,由于泡沫内部是空气,空气的导热性差,泡沫多的切削液冷却效果会降低,所以一般含表面活性剂的合成切削液都加入了少量的乳化硅油,起到消泡作用。近年的研究表明,离子型水基切削液能通过离子的反应,迅速消除切削和磨削时由于强烈磨擦所产生的静电荷,合工件不产生高热,起到良好的冷却效果,这类离子型切削液已广泛用作高速磨削和强力磨削的冷却润滑液。
在切削加工中,刀具与切削、刀具与工件表面之间产生磨擦,切削液就是减轻这种磨擦的润滑剂。刀具方面,由于刀具在切削过程中带有后角,它与被加工材料接触部分比前刀面少接触压力也低,因此,后刀面的摩擦润滑状态接近于边界润滑状态,一般使用吸附性强的物质,如油性剂和抗剪强度降低的极压剂,能有效地减少摩擦。前刀面的状况与后刀面不同,剪切区经变形的切削在受到刀具推挤的情况下被迫挤出,其接触压力大,切削也因塑性变形而达到高温,在供给切削液后,切削也因受到骤冷而收缩,使前刀面上的刀与切屑接触长度及切屑与刀具间的金属接触面积减少,同时还使平均剪切应力降低,这样就导致了剪切角的增大和切削力的减少,从而使工件材料的切削加工性能得到改善。在磨削过程中,加入磨削液后,磨削液渗入磨粒与工件及磨粒与磨屑之间形成润