1.7　切削液

1.7.1　切削液的作用

在切削过程中，切削液具有冷却作用、润滑作用、清洗作用和防锈作用等。

（1）冷却作用

切削液能够降低切削温度，从而提高刀具使用寿命和加工质量。切削液冷却性能的好坏，取决于它的热导率、比热容、汽化热、汽化速度、流量、流速等。一般来说水溶液的冷却性能最好，油类的最差，水、油性能的比较如表1.39所示。

（2）润滑作用

在切削过程中，切屑、工件与刀具间的摩擦可分为干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。当形成流体润滑摩擦时，润滑效果最好。切削液的润滑作用是在切屑、工件与刀具界面间形成油膜，使之成为流体润滑摩擦，得到较好的润滑效果。金属切削过程大部分情况属于边界润滑摩擦状态，如图1.37所示。

切削液的润滑性能与切削液的渗透性、形成油膜的能力等有关，加入添加剂可改善切削液的润滑性能。

（3）切削液的清洗作用

切削液可以清洗碎屑或粉屑，防止其擦伤工件和导轨表面等，清洗性能取决于切削液的流动性和压力。

（4）切削液的防锈作用

在切削液中加入添加剂，在工件、刀具和机床的表面形成保护膜，起到防锈作用。

1.7.2　切削液的类型及选用

（1）切削液

切削液分为水溶液、乳化液、切削油和其他四类，合理选择和使用切削液是提高金属切削加工性能的有效途径之一。

切削液可根据工件材料、刀具材料和加工要求进行选用。硬质合金刀具一般不使用切削液，若用，需要连续供液，以免因骤冷骤热导致刀片产生裂纹。切削铸铁一般也不使用切削液。切削铜、有色合金，一般不用含硫的切削液，以免腐蚀工件表面。不同加工方法加工不同工件材料选用切削液的情况如表1.40所示。

（2）切削液的添加剂

为了改善切削液的性能和作用所加入的化学物质称为添加剂。常见的添加剂的类型如表1.41所示。

油性添加剂主要用于低压低温边界润滑状态，其作用是提高切削液的渗透和润滑作用，减小切削油与金属接触界面的张力，使切削油很快渗透到切削区，在刀具的前刀面与切屑、后刀面与工件间形成物理吸附膜，减小其摩擦。

极压添加剂主要用于高温状态下工作的切削液，这些含硫、磷、氯、碘等有机化合物的极压添加剂，在高温下与金属表面起化学反应，生成化学吸附膜，保持润滑作用，减小工件与刀具接触面之间的摩擦。

乳化剂也称表面活性剂，其作用是使矿物油与水相互溶合，形成均匀稳定的溶液。在水与矿物油的液体（油水互不相溶）中加入乳化剂，搅拌混合，由于乳化剂分子的极性基团是亲水的，可溶于水，即极性基团在水的表面上定向排列并吸附在它的表面上。非极性基团是亲油的，可溶于油，即非极性基团在油的表面上定向排列并吸附在它的表面上。

由于亲水的极性基团的极性端朝水，亲油的非极性基团的非极性端朝油，亲水的极性基团和亲油的非极性基团的分子吸引力把油与水连接起来，使矿物油与水相互溶合形成均匀稳定的溶液。如图1.38所示。

1.7.3　切削液的使用方法

切削液常用的使用方法有浇注法、高压冷却法和喷雾冷却法等。

浇注法的设备简单，使用方便，目前应用最广泛，但浇注法的切削液流速较慢，压力小，切削液进入高温度区较难，冷却效果不够理想，如图1.39所示。

高压冷却法常用于深孔加工时，高压下的切削液可直接喷射到切削区，起到冷却润滑的作用，并使碎断的切屑随液流排出孔外。

喷雾冷却法的喷雾原理如图1.40所示，主要用于难加工材料的切削和超高速切削，也可用于一般的切削加工来提高刀具耐用度。