(2)、加工材料的性质被加工的材料物理化学性质各异,反映在切削操作上就会有切削的难易和与切削液相容性等新问题。对较难加工的材料及其与切削液的相容性分别简略介绍如下 。
(3)、加工工况 刀具的作用是在主剪切区域把加工材料用强剪切力切除剥落。刀具的推进面和暴露的新鲜金属面之间,由于强烈的附着作用使推进面受到高的应力。因切割剥落 的屑要移过刀具推进面,从而形成了第二剪切区域。在第二剪切区域产生的剪切作 用使刀具受到摩擦力。润滑和冷却作用在此时同样重要。但属于金属去除的机械加工种类很多,又各有其独特的工况。一般认为,在低速加工(螺纹切削、扩孔和 齿面切削)时,切削润滑剂的主要任务是缩小推进面与屑的粘结,作为边界润滑剂。在高速切削加工时,切削液的主要作用是降低摩擦热,带走热量。那些切削液难以到达剪切区域的加工作业,给润滑、冷却造成很大的困难。通常对扩孔、齿轮切削(特别是滚齿)、深孔钻和镗孔、攻丝(特别是盲孔)、深套孔、 车螺纹加工要精心选择适用的切削液。(4)、油基和水基的特点油基切削液指含添加剂的矿物油。水基切削液指乳液、合成液及化学溶液。笼统地说,低速重负荷切削需要充分的润滑,通常选用极压切削油剂。高速浅层切削 ,冷却是首要的,一般选用水基切削液。有些极压乳化液具有很好的润滑和冷却性 ,可以用于重负荷切削。一般的研磨加工,有时润滑反而有害,故可使用合成液或化学溶液。加工材料、刀具材质、机床构造也是确定选用油基液或水基液的重要依据。 二、使用和维护 (1)、 配制(稀释) 只有水基切削液需要配制,即按一定比例加水稀释。水基切削液特别是乳化型 的,在用水稀释时要注意以下几个方面。 1、 水质 一般情况下不宜使用硬度超过400的水,因高硬度的水中所含的钙、镁离子会使 阴离子表面活性剂失效,乳液分解,出现不溶于水的金属皂。即使乳化液是用非离子表面活性剂制成,大量的金属离子也可使胶束聚集,从而影响乳液的稳定性。太 软的水也不宜使用。用太软的水配制的乳化液在使用过程中易产生大量泡沫。 配制乳化液的水的适宜硬度应为50~200。可用去离子水和未经处理的工业水混 配使用。我国幅员辽阔,切削液品种极多,因此在选购水基切削液之前,用当 地的水作调配试验。一般禁止使用处理后的污水、含化学物质的水和二次水来配制乳化液。锅炉用的软化水也要慎用。硬水地区的用户可采用碳酸钠法把水软化后使用。软化剂用量经试验确定。要防止软水后水的pH值过高。软水剂使用过度会破坏乳化液的稳定。2、 稀释切削液的稀释关系到乳化液的稳定。切削液在使用前,要先确定稀释的比例和所需乳化液的体积。然后算出所用切削液(原液)量和水量。 选取洁净的容器,将所需的全部水倒入容器内,然后在低速搅拌下加入切削液原液。配制乳化液时,原液的加入速度以不出现未乳化原液为准。切削液原液和水 的加入程序不能颠倒。不要在机床的油池(槽)内直接调配乳液。(2)、切削液的使用切削液的使用效果,首先取决于正确选用适合加工工况的切削品种,以及合理地调配稀释。但以下诸因素亦值得重视。 循环液体总量 机加工过程中循环使用的切削液因飞溅、雾化、蒸发以及加工材料和切屑携带,不断地消耗。这种消耗以a(携带值)表示。其定义是:为了维持机床油槽原有切削 液的体积,每月需补加切削液量,以原有体积倍数表示。例如,一个切削液循环系统的a=1,是指一个V为20 m3液体循环系统,每月需补充稀释后的切削液(或 油)20 m3。欧洲汽车工业机加工的a值为1~1.5。个别切削液循环系统可低至0.25 ,即原来投入的切削液,假设不进行补充,4个月就会被携带完,也有高达a=4的。 携带值a与加工材料的形状关系很大。携带值a无疑与机加工费用相关。但携带 值太小会增大切削液的维护费用。每立方米冷却剂一年的总费用K为: K=k1+k2+k3(元/m3•年)式中,k1为变换冷却剂的费用(原液+水)、废冷却液排放费用(劳力、清洗、 充入水以及停工时间);k2为携带值费用(液体因工件、切屑携出的损失及液体雾化、蒸发的损失);k3为冷却剂的维护费用。从上式可知,携带值过大或过小都会增大费用。冷却液的逐渐消耗,使循环系统的液体减少,液体温度上升甚至过热,冷却效力下降。冷却效力下降会影响加工件的精度,并使刀具硬度下降。切削液温度升高 会加剧液体的雾化和蒸发,污染车间环境,进而增大液体消耗,形成恶性循环。通 常机床的液槽(油槽)如处于半满状态就不能发挥液体的应有功效,而且液体易变质 。当使用油剂切削液(净切削油)的温度过高,危害更为严重。净切削油的冷却能 力较低,且多用在那些难加工、发热量大的切削中。油槽内净切削油超温不但具有 前述危害,还可能导致添加剂分解(分解可能产生有害物质),损坏机床、加工材料和刀具,恶化环境。特别是含大量氯化物添加剂的净切削油,大多用于苛刻的机加 工,产生的热量大。这时油槽应增多充油量,以增加热容量。 o切削液的流量 一般的机加工应保证压力、大流量。镗深孔和空心杆刀具可采用高压喷射冷却液,以利于把切屑冲刷出来。有些中低碳钢和钛材的钻孔加工采用脉冲式注射冷却 液更有利,但要注意适合油泵的性能。苛刻的加工所使用的含氯净切削油,要加大流量。流量的大小可用循环系数f表示。定义是每小时循环量为总容量的倍数。切削液循环系统的温度、泡沫、污染物含量对f都有影响。油嘴形状油嘴的形状应适合被加工件的形状和大小,以及刀具种类和操作程序。良好的油嘴应使切削液一直保持液流平坦,使加工件各部分充分浴于液体内。油嘴形状要按实际效果来调整,基本要求是使最需要冷却和润滑之处得到足够的冷却液。 泡沫 水基切削液和净切削油在使用中会发生泡沫过多的问题。泵速过大会造成液体湍流,或者油管阻力形成喷射会增大液体的泡沫。特别是水基切削液的泡沫性是其 主要性能指标之一。不同性质的切削液相混(如净切削油与乳化液相混)也会使泡沫增多。机床变更 切削液前要洗净油槽和循环路线。此外配制乳化液时要避免激烈搅拌和空气搅拌。过度软化的水和含碱的水会增加乳化液的泡沫。流体循环泵密封不严也会增大液体的泡沫。泡沫的危害使冷却润滑液失效和油槽容积的浪费。泡沫严重的冷却液 会造成机床、刀具和工件损坏。机床的密封经常检查机床的轴封(特别是用乳化液作为冷却剂时),防止切削液串入机床齿 轮箱、床头箱或其它密封的传动机构内。乳化液如果进入矿物油润滑系统将使机床 磨损。含极压剂的净切削油串入机床传动或液压系统,危害较小。
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