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金属切削液的使用方法及如何分辨

www.sinolub.com    2016-09-14    中国润滑油信息网

  切削液的使用方法对刀具寿命和加工质量都有很大影响,即使最好的切削液,如果不能有效地输送到切削区域,也不能起到应有的作用。因此选用以润滑为主的切削液时(如切削油),应当把它输送到能在摩擦表面生成油膜的部位。相反,如果选用的切削液以冷却为主(如水基切削液),就应当使切削液接近刀具的刃部。这种条件下通常要用压力法强迫切削液进入切削区域,从而把刀具、工件、切屑由于摩擦和变形所产生的热量带走。连续应用切削液比间断应用切削液好,间断应用切削液会产生热循环,从而导致硬而脆的刀具材料(如硬质合金刀具)产生裂纹和崩刃。间断使用切削液除了缩短刀具寿命外,还会使工作表面粗糙不均匀。

  正确使用切削液的另一个好处是有效地排除切屑,这也有助于刀具寿命的延长。如适当安放切削液的喷嘴,可防止铣刀和钻头的排屑槽被切屑堵死或排屑不畅。对于一些大工件的加工,或大进给量的强力切削、磨削,采用二排或多排的冷却液喷嘴,使之能充分冷却,有利于提高加工效率,保证加工质量。

  1、手工加油法:

  固体或膏状润滑剂可以用毛笔、刷子将润滑剂涂或滴落到刀具或工件上(主要是攻螺纹、板牙套螺纹时)。最近还研制出手提式供液器,通过加压将润滑剂雾化,喷到刀具和工件上。

  在没有配量冷却系统的机床上,如果钻孔或攻螺纹的数量不多,用手工加油是有效的方法。当在同一机床上要完成两种不同加工时,用手工油可以与机床上的溢流冷却系统配合起来使用。

  2、溢流法:

  最常见的使用切削液的方法是溢流法。用低压泵把切削液打入管道中,经过阀门从喷嘴流出,喷嘴安装在接近切削区域。切削液流过切削区后再流到机床的不同部件上,然后汇集到集油盘内,再从集油盘流回到切削液箱中,循环使用。因此,切削液箱应有足够的容积,使切削液有时间冷却并使细的切屑及磨粒等沉降。视加工种类的不同,切削液箱的容积约为20-200L,个别加工则更大,如钻深孔及强力磨削等,切削液箱可达500-1000L或更大。在集油盘内应设有粗的过滤器,防止大的切削进入切削液箱,并在泵的吸油口装有一个精细过滤器。对于磨削、衍磨和深孔钻、深孔镗等机床,由于加工的工件表面质量要求高,必须去除更细的磨屑、砂轮颗粒和切削微粒,如枪钻深孔加工,要用10um的滤纸进行过滤。采用过滤设备可以避免切削液中含有过多的污染物或过多的金属颗粒,有助于保持切削液的清洁和延长切削液的使用周期。现代自动化机床一般都设有切削液过滤、分离、净化装置。

  用溢流法可使切削液连续不断地流到切削区域并冲走切屑。切削液的流量要大一些,才能使刀具和工件被切削液所淹没。除了向切削区提供适当的切削液外,还要有足够的切削液来防止不正常的温升。在深孔钻加工中,切削液箱如太小,切削液的温升很快,当油温超过60℃时,切削便不能继续进行,所以深孔钻床一般都配有较大的冷却油箱。

  下面为美国机械加工切削手册推荐的典型切削液用量:车削,切削液的流量19L/min;螺纹切削,直径25mm切削液的流量132L/min,直径50mm切削液的流量170L/min,直径75mm切削液的流量227L/min;铣削,小铣刀切削液的流量19l/min(刀具),大铣刀切削液的流量227(刀具)L/min;钻孔、铰孔,直径25mm的切削液的流量7.6-11L/min,大钻头钻孔的切削切削液的流量0.3-0.43L/min(直径/mm);深孔钻削,外排屑型直径4.6-9.4mm切削液的流量7.6-23L/min,9.4-19mm的切削液流量19-64L/min,19-32mm的切削液流量38-151L/min,32-38mm的切削液流量64-189L/min,内排屑型7.9-9.4mm的切削液流量19-30L/min,9.4-19mm的切削液流量30-98L/min,19-30mm的切削液流量98-250L/min,30-60mm的切削液流量250-490L/min,要求用精密滤网,孔愈深、直径愈大,所用的流量也愈大(对同一系列中的钻头来说);套孔钻削,外排屑型,直径51-89mm的切削液流量30-182L/min,89-152mm的切削液流量61-303L/min,152-203mm的切削液流量121-394L/min,内排屑型60-152mm的切削液流量416-814L/min,152-305mm的切削液流量814-1287L/min,305-475mm的切削液流量1287-1741L/min,475-610mm的切削液流量1741-2158L/min,要求用精密滤网,在同一系列钻头中,直径较大和孔较深的用较大的流量;衍磨,小孔的切削液流量11L/min(每孔),大孔的切削液流量19L/min(每孔),要求用精密滤网;拉削,小孔的切削液流量38L/mm(行程),大孔的切削液流量0.45L/mm(行程)*切削长度;无心磨削,小工件的切削液流量76L/min,

  大工件的切削液流量151L/min,其他磨削(砂轮宽度/mm)的切削液流量0.75L/min,要求用精密滤网。

  切削液流的分布方式直接影响到切削液的效率。喷嘴应当安置在使切削液不会因受离心力的作用而抛离刀具或工件之外的位置。最好是用二个或多个喷嘴,一个把切削液送到切削区域,而其他的则用于辅助冷却和冲走切屑。

  车削和镗削时要求把切削液直接送到切削区域,使切削液覆盖刀具的刃部和工件而起到良好的冷却作用。实践经验证明,切削液的喷嘴内径至少相当于车刀宽度的四分之三。

  对于重负荷的车削和镗削,需要有第二个喷嘴沿刀具的下侧面供给切削液。较低喷嘴供给的切削液可以不受切削阻挡顺利送到刀具和工件之间,有助于在低速时起润滑作用。

  水平钻孔和铰孔时,最好是通过空心刀具内孔把切削液送到切削区域,保证刃部有足够的切削液并把切屑从孔中冲出来。由于钻头的螺旋槽(为了排出切屑)要起到把切削液从切削区往外排出的作用,因此即使是立钻,进入切削区的切削液也很少,只有空心钻头才能解决这一问题。目前,我国大多数钻孔都采用麻花钻,切削液的进入与排屑方向相反,所以切削液很难进入刀刃上,影响了切削液的冷却润滑效果,以致造成钻头容易烧伤,磨损严重,耐用度低。如何改善切削液的供给方法是值得研究的问题。

  铣削时最好有二个喷嘴将切削液输送到铣刀的进刀和出刀侧,一个喷嘴流出的切削液被铣刀齿送到切削区域,另一个喷嘴流出的切削液则把切屑从刀具中冲出来。窄的铣刀用标准的圆形喷嘴即可,宽的刀具要用扁平的喷嘴,其宽度至少为刀具宽度的3/4,才能有良好的覆盖率。

  对于平面铣削,用有许多小孔的管子制成的环形喷液器较好。这样可以把切削液送到各个刃口,使刀具完全浸在切削液中,起到均匀的冷却作用。如果经常用某种特定尺寸的端面铣刀,最好是带有扇形的环形喷射器,其开口处的曲线与刀具的半径相配。

  磨削时采用低压大流量的磨削液,一般可以收到良好的效果。但流量过大时,将会产生不必要的喷溅,特别是对消泡性能较差的合成切削液,更易引起磨削液的溢出,可以采用安装防溅板和加入消泡剂的办法解决。

  磨削时如用一般喷洒方法效果就很差,在磨削热向整个工件扩散之前磨削液几乎不能带走什么热量,这是因为砂轮表面速度很高,围绕砂轮的表面上始终带有一层空气膜,有碍于切削液渗透到切削区域。应当设计一种特殊的喷嘴,迫使切削液通过空气膜送到砂轮上,这种喷嘴应当尽量靠近工件,以防因砂轮离心力的作用而使切削液完全流失掉。另外一种克服砂轮上产生空气膜的方法是靠近喷嘴安装一块挡板以阻断空气流,这样可在砂轮与工件的交接面之间形成部分真空而吸入磨削液。

  3、高压法:

  对于某些加工,如深孔钻和套孔钻削,常用高压(压力为0.69-13.79MPa)切削液系统供油。深孔钻用的是单刃钻头,与镗孔相似,只是钻头内部有切削液的通路。套孔钻削是一种在工件上钻一个圆柱形孔但留下一个实心圆柱体的钻孔法。当刀具进入工件时,钻出的实心圆柱体就通过空心的圆柱形刀头,用压力泵把切削液送到刀具周围,迫使切屑从刀具中心流出。套孔钻削用的切削液必须有良好的极压性和抗烧结性,粘度应当很低,才能在刀具周围自由流动,还应具有良好的油性,以降低刀具与工件,刀具与切屑间的摩擦系数。

  深孔钻削的主要问题是如何在切削区域维持足够的切削液流量。一种办法是利用钻屑槽作为切削液的通路,切削液压力为0.35-0.69MPa,经过转动的密封套流入钻头,然后直接进入切削区,从孔中流出来的切削液帮助排除切屑。在深孔钻削时,采用油孔钻与溢流法相比是一个大的进步,钻头寿命和生产率都有较大幅度的提高。

  高压法有利于切削液到达切削区域,有时也在其他机床上使用。磨削使高压喷嘴有利于砂轮的清洗。

  4、喷雾法:

  切削液可以用气载油雾的形式喷到刀具与工件上。切削液经一个小的喷嘴,使用压力为0.069-0.552MPa的压缩空气将切削液分散成很小的液滴喷入切削区。在这种情况下,用水基切削液比用油基切削液好些,因为油基切削液的油雾污染环境,有碍健康,且易于集成较大的油滴。喷雾法最适合于切削速度高而切削区域低(如端铣)的加工。选用冷却性能好的切削液,细小的液滴与热的刀具、工件或切屑接触,能迅速蒸发把热带走。喷雾冷却不需用防溅板、集油盘和回油管,只用很小的球形,而且工件是干的,即使有一点油液也容易擦干。

  用喷雾法有如下优点:1)刀具寿命比干切削长;2)在没有或不宜使用溢流系统时,可用它来提供冷却作用;3)切削液可以到达其他方法无法接近的地方;4)在工件与刀具之间,切削液的流速高于溢流法,冷却效率按同体积的切削液计算,比溢流法高出许多倍;5)在某些条件下可以降低成本;6)可以看见被切削的工件。喷雾法的缺点是冷却能力有限,并且还需要通风。

  喷雾装置有三种方式:1)吸引式,其原理与家用喷雾器一样,主要利用细腰管原理,压缩空气把切削液吸引出液罐而混合雾化于气流中。它有一个通压缩空气的管和另一个虹吸切削液的管,并联接于混合接头上,它适合于低粘度切削油和乳化液的喷雾。2)气压式(加压法),其原理是切削液装于密封液筒内,用0.2-0.4MPa的压缩空气加压,当电磁阀打开时,切削液就被压出,通过混合阀与压缩空气气流混合雾化。这种装置适合于水基合成液和乳化液的喷雾,但水溶液和乳化液中不得含有脂肪油或悬浮的固体物质。雾化混合比可由混合阀和调压阀调整。3)喷射式,其原理是用齿轮泵把切削液加压,通过混合阀直接喷射于压缩空气气流中使其雾化。这种装置适用于将透明冷却水和低粘度切削油雾化。

  喷雾化可应用于端铣、车削、自动机床加工、数控机床加工。带有电磁阀控制的喷雾装置适用于在数控机床上攻螺纹、铰孔。

  5、制冷液体降温法:

  制冷液体降温法种类很多,如氮、氩、二氧化碳等气体均可压缩成液体放于钢瓶中,氟昂气体可用机械装置压缩成液体,使用时放出,经过调节阀,由喷嘴直接注射于切削区,靠气化吸热来冷却刀具、工件和切屑。这种方法冷却效果非常好,适用于不锈钢、耐热钢、高强度合金钢等难加工材料的切削加工,可以大大提高刀具耐用度。

  6、切削液的集中供给系统:

  对于大、中型机械加工厂,在可能的情况下,都应当考虑采用集中循环系统为多台机床供应切削液,但必须各台机床是采用同一种切削液。几台磨床可以用联结在一起的输送系统处理磨屑。集中处理被切削液润湿的细切屑和磨屑,可以减少人力处理,改善劳动条件。

  切削液集中供给系统可使工厂更好地维护切削液。切削液集中在一个大池中,通过定期抽样检查,按照检查结果定期补充原液或水,便于控制切削液的浓度。可以减少抽样检查的次数,从而进行更多项目的检查,保证切削液在使用期的质量。同分开设置的许多单独的多切削液供给系统相比,由于切削液的维护工作减少,成本也相对降低。

  集中供给系统最主要的优点是能通过离心处理的方法,可有效去除切削液中的浮油和金属颗粒,同时也去掉了切削液中的一半的细菌(因为细菌很容易在切削液的漂浮油与金属颗粒之间的界面上生长)。连续去除这些脏物,定期检验质量并根据这些检查结果,有计划地使用添加剂或加入原液,这都是使集中系统十分有效地延长切削液使用寿命的重要因素。这样也减少了水溶性切削液的废液处理。

  金属加工专家教您如何分辨切削液好坏:

  取少量乳化油用矿泉水瓶兑10~30倍水,晃动后静置一会儿:

  1.上层无浮油浮渣。

  2.瓶壁上无挂壁无奶渣状物。

  3.原液及稀释液静置较长时间后无分层(原液分层多为少用乳化剂后为提高碱值加强碱所致,稀释液分层多为乳化剂不平衡所致)。

  4.原液无刺激性气味(甲醛、酚及氨味等),在透光处观察是均匀透明或微浊液体。

  5.手感不发热有润滑性且易洗掉,稀释液涂抹于手背及手臂多毛孔处无发痒发红或起红疙瘩现象5. 条件较好的可用简单折光仪测定浓度(价格很低廉)。

  6.可用加工件比较产品的防锈性能,再就是用稀释液浸泡过加工件屑后置于白纸上,用茶水碗扣住保持湿度,较好的一般二三天内白纸上无锈斑。

来源:中国润滑油信息网

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