1.5　切削液的合理选用

在切削过程中，合理地使用切削液（又称冷却润滑液），可以减小刀具与切屑、刀具与加工表面的摩擦，降低切削力和切削温度、减小刀具磨损、提高加工表面质量。合理使用切削液是提高金属切削效益的有效途径之一。

1.切削液的种类

金属切削加工中最常用的切削液可分为四大类：水溶液、切削油、极压切削油和乳化液。

1）水溶液

水溶液的主要成分是水，冷却性能好，若配成透明状液体，还便于操作者观察。但纯水易使金属生锈、润滑性能也差，故使用时常加入适量的防锈添加剂（如亚硝酸钠、磷酸三钠等），使其既保持冷却性能又有良好的防锈性能和一定的润滑性能。

2）切削油

切削油的主要成分是矿物油，特殊情况下也可采用动、植物油或复合油。切削油润滑性能好，但冷却性能差，常用于精加工工序。

3）极压切削油

极压切削油是在矿物油中添加氯、硫、磷等极压添加剂配制而成。它在高温下不破坏润滑膜，具有良好的润滑效果，故被广泛采用。

4）乳化液

乳化液是用95％～98％的水将由矿物油、乳化剂和添加剂配制成的乳化油膏稀释而成，外观呈乳白色或半透明状，具有良好的冷却性能。因其含水量大，润滑、防锈性能较差，所以常加入一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，配制成极压乳化液或防锈乳化液。

2.切削液的作用

切削液主要起冷却和润滑的作用，同时还具有良好的清洗和防锈作用。

1）冷却作用

切削液主要靠热传导带走大量的热来降低切削温度。一般来说，水溶液的冷却性能最好，油类最差，乳化液的介于两者之间而接近于水溶液。

2）润滑作用

切削液渗透到切削区后，在刀具、工件、切屑界面上形成润滑油膜、减小摩擦。润滑性能的强弱取决于切削液的渗透能力、形成润滑膜的能力和强度。

3）清洗作用

切削加工中产生细碎切屑（如切铸铁）或磨料微粉（如磨削）时，要求切削液具有良好的清洗作用和冲刷作用。清洗作用的好坏，与切削液的渗透性、流动性和使用的压力有关。为了提高切削液的清洗能力，及时冲走碎屑及磨粉，在使用时往往给予一定的压力，并保持足够的流量。

4）防锈作用

为了减小工件、机床、刀具受周围介质（如空气、水分等）的腐蚀，要求切削液具有一定的防锈作用。防锈作用的好坏，取决于切削液本身的性能和加入的防锈添加剂的作用。在气候潮湿地区，对防锈作用的要求更为突出。

3.切削液的合理选用和使用方法

1）切削液的合理选用

切削液的种类很多，性能各异，应根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求合理选用。一般有如下选用原则：

（1）粗加工。粗加工时切削用量较大，产生大量的切削热容易导致高速钢刀具迅速磨损。这时适宜选用以冷却性能为主的切削液（如质量分数为3％～5％的乳化液），以降低切削温度。

硬质合金刀具耐热性好，一般不用切削液。在重型切削或切削特殊材料时，为防止高温下刀具发生黏结磨损和扩散磨损，可选用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连续充分地浇注，不可断断续续，以免因冷热不均产生很大热应力，使刀具因热裂而损坏。

在低速切削时，刀具以硬质点磨损为主，适宜选用以润滑性能为主的切削油；在较高速度下切削时，刀具主要是热磨损，要求切削液有良好的冷却性能，适宜选用水溶液和乳化液。

（2）精加工。精加工以减小工件表面粗糙度值和提高加工精度为目的，因此应选用润滑性能好的切削液。

加工一般钢件时，切削液应具有良好的润滑性能和一定的冷却性能。高速钢刀具在中、低速下（包括铰削、拉削、螺纹加工、插齿、滚齿加工等），应选用极压切削油或高浓度极压乳化液。硬质合金刀具精加工时，采用的切削液与粗加工时基本相同，但应适当提高其润滑性能。

加工铜、铝及其合金和铸铁时，可选用高浓度的乳化液。需要注意的是，因硫对铜有腐蚀作用，因此切削铜及其合金时不能选用含硫切削液。铸铁床身导轨加工时，选用煤油作切削液效果较好，但较浪费能源。

（3）难加工材料的加工。切削高强度钢、高温合金等难加工材料时，由于材料中所含的硬质点多、导热系数小，加工均处于高温高压的边界摩擦润滑状态，因此适宜选用润滑和冷却性能均好的极压切削油或极压乳化液。

（4）磨削加工。磨削加工速度高、温度高，热应力会使工件变形，甚至产生表面裂纹，且磨削产生的碎屑会划伤已加工表面和机床滑动表面。所以适宜选用冷却和清洗性能好的水溶液或乳化液。但磨削难加工材料时，适宜选用润滑性好的极压乳化液和极压切削油。

（5）封闭或半封闭容屑加工

钻削、攻螺纹、铰孔和拉削等加工的容屑为封闭或半封闭方式，需要切削液有较好的冷却、润滑及清洗性能，以减小刀屑摩擦生热并带走切屑，因此宜选用乳化液、极压乳化液和极压切削油。

常用切削液的选用示例如表1-4所示。

2）切削液的使用方法

切削液不仅要选择合理，而且要正确使用，才能取得更好的效果。其使用方法包括如下三种：

（1）浇注冷却法。浇注冷却法是最普通的使用方法，如图1-30所示。虽使用方便，但流量小、压力低，难直接渗透到切削刃最高温度处，效果较差。切削时，应尽量浇注到切削区。车、铣时，切削液流量为10～20L/min。车削时，从后面喷射比在前面浇注好，刀具耐用度可提高一倍以上。

（2）高压冷却法。高压冷却法适于深孔加工，将工作压力1～l0MPa，流量50～150L/min的切削液直接喷射到切削区，并可将碎断的切屑驱出。此法也可用于高速钢车刀切削难加工材料，以改善渗透性，可显著提高刀具耐用度，但飞溅严重，需要加护罩。

（3）喷雾冷却法。以0.3～0.6MPa的压缩空气及喷雾装置使切削液雾化，从直径1.5～3mm的喷嘴中高速喷射到切削区。高速气流带着雾化成微小液滴的切削液渗透到切削区，在高温下迅速汽化，吸收大量热量，达到较好的冷却效果，如图1-31所示。这种方法综合了气体的速度高和渗透性好，以及液体的汽化热高、可加入各类添加剂的优点，用于难切削材料加工及超高速切削时，可显著提高刀具耐用度。