高性能切削液在模具制造中的应用

　　模具加工过程中工件表面的切削变形问题

　　在模具加工过程中，刀具通过强剪切力使工件表面发生切削变形，具体的剪切过程如下图所示：

　　第I 变形区：即基本变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程中的塑性变形主要集中在此区域，高温，易烧结;第II变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因;第III变形区：已加工面受到後刀面挤压与摩擦，产生变形。此变形区是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因，会对工件的表面光洁度产生影响。

　　在切削过程中，刀具、工件、切屑都会因为挤压和摩擦作用而产生大量热量，因此，此时需要通过喷射液体，在剪切区域提供润滑和冷却作用。

　　金属加工液是模具制造行业中广泛采用的润滑冷却液，它可以提高加工精度、减少刀具磨损，满足所需的多种加工工艺。实践证明，选用合适的金属加工液，能有效降低切削温度，降低表面粗糙度1~2级，减少切削阻力，成倍地提高刀具和钻头的使用寿命，并能把加工碎屑从切削区冲走，避免其夹杂在加工表面和刀具之间发生二次切削，因而提高了生产效率和产品质量，故它在模具加工中应用极为广泛。

　　随着模具工业技术的不断发展和进步，新材料、新工艺不断涌现，在模具制造过程中选择合适的金属加工液对於保证产品加工质量，提高加工效率，减少环境污染都是至关重要的。

　　模具制造对金属加工液的性能要求

　　在模具制造的过程中，要求金属加工液能提供冷却、润滑、清洗、防锈四个性能，这四个性能并不是完全孤立的，它们既有统一的一面，也有对立的一面。比如纯油切削液的润滑、防锈性能较好，但冷却、清洗性能差;水溶性切削液的冷却、清洗性能较好，但润滑、防锈性能差。因此，在选用金属加工液时要全面权衡利弊。由於水溶性切削液以水为基质，其传热速度高(水的传热速度为油的2.5倍)，等量的水吸收一定热量後，比油的温升要慢得多，从而提高了冷却效果，且可减少油雾，同时通过添加极压添加剂、防锈剂等，也可以提高其在润滑、防锈性能方面的不足，因此，目前大部分的模具制造企业都选用水溶性切削液(以下简称“切削液”)作为模具制造过程中的润滑冷却液。

　　模具制造行业所选用的切削液，性能上至少应该达到以下要求：热容量大，导热性好，具有较好的冷却作用;形成的吸附薄膜具有较高的强度，牢固的吸附在金属表面，起到良好的润滑作用;防锈性好，对金属不起腐蚀作用，不会因腐蚀而损坏机床和工件的表面光洁度;表面张力小，易於均匀扩散，有利於冷却和清洗作用;使用方便，性价比高，最好适用於多种金属材料和多种加工方式(如车、铣、磨等)，在高速切削时不会有泡沫问题;稳定性好，切削液使用寿命长;在长期使用和储存时，不分层、不析出沈淀物;对人体无害、无毒、无异味，不会伤害皮肤及呼吸系统，不刺激眼睛;绿色环保，废液易於处理，避免造成环境污染。

　　积架石油化工集团公司与英国牛敦化工公司的研究成果

　　积架石油化工集团有限公司与英国牛敦化工有限公司(Oxton Chemical)一直在技术领域保持深度合作的关系，共同致力於高性能金属加工液的研发。从模具行业的需求出发，以开发高效节能、健康环保、经济长寿型切削液为发展理念，经过反复的系统试验、研究工作，取得了可喜的成果，使模具加工拥有更大的进给量，更深的切削深度，更大的加工量，更好的工件表面光洁度，减少加工时间，减少停机换液的时间，提高工作效率，降低综合使用成本等。

　　比尔SCF-330是积架从英国牛敦化工有限公司引进的高性能微乳液，专门设计用於多种加工工艺，特别适合模具制造行业使用，不含REACH 15项高关注物质、邻苯二甲酸盐、多环芳烃、苯酚、二乙醇胺、亚硝酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚等有害物质，气味温和，可降低对健康和安全的顾虑，提高加工场所的工作气氛，绿色环保，符合欧洲环保要求。

　　应用实例

　　某大型模具制造企业，拥有50多台CNC机床和一台大型的龙门铣机床，主要进行模具的切削、铣削、钻孔、镗孔等加工。客户以前使用其他品牌的切削液，需要维持8%~10%的使用浓度才能满足加工要求;CNC机床上的切削液一般使用3个月後就开始发臭，需要洗机换液;而龙门铣由於其机床状态较差，漏油严重，切削液使用1个月即开始发臭;而且CNC机床大多使用内冷刀喷射，由於喷射压力大、喷射速度快而导致机床出现了泡沫溢出油箱的问题，同时还有操作者反映切削液气味大，部分操作者甚至因为长期接触高浓度的切削液而出现皮肤过敏。

　　上述种种问题严重影响了正常生产，该客户换用了比尔SCF-330切削液。经客户的实际使用经验证明，SCF-330按5%~8%的使用浓度即可完全满足其多种加工工艺，润滑性相当出色，模具表面的光洁度也较以往有所提高，刀具磨损明显减少，所有机床包括使用条件较为恶劣的龙门铣，切削液的使用寿命都达到了一年以上，也不再出现泡沫问题，操作者表示切削液气味温和易於接受，没有皮肤过敏的问题，车间生产环境得到了明显改善，企业也避免了因经常停机换液对生产造成的影响，生产效率大大提高，解决了困扰客户多年的生产问题，客户表示非常满意。

　　高端切削液的发展趋势

　　纵观如今的模具制造业，现代模具加工正在渐渐向高速、强力、精密方向发展，超硬、超强度等难加工材料的发展也使加工的难度日益增加。这两方面的原因导致切削加工过程中的摩擦力、摩擦热大幅度提高，这就要求切削液具有更好的润滑、冷却、清洗、防锈性能，以便获得理想的加工表面。同时，随着人们环保意识的增强，操作者对於切削液给环境和人体健康带来的危害性也越来越重视，绿色环保型的高性能切削液也一定会成为金属加工行业的主流产品。

　　就整体趋势而言，高端切削液将以追求高效率、高性能、低污染和低能耗为目标，配合模具业的发展方向，引领切削液工艺技术不断向前发展。

来源：中国润滑油信息网

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