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對于不同切削加工類型,金屬的切除特性是不一樣的,較難的切削加工對切削液要求也較高。切削過程的難易程度,按從難到易的次序排列如下:內(nèi)拉削—外拉削—攻絲—螺紋加工—滾齒—深孔鉆—鏜孔—用成形刀具切削螺紋—高速低進(jìn)給切削螺紋—銑削—鉆孔—刨削—車削(單刃刀具)—鋸削磨削。
上述排列順序并不是絕對的,因為,刀具的幾何形狀和工件材料的變化也會改變加工的難易程度。今天對一些常用的加工方法如何選擇切削液作簡單的介紹。
一、車削、鏜削
粗車:粗車時加工余量較大,因而切削深度和進(jìn)給量都較大,切削阻力大,產(chǎn)生大量切削熱,刀具磨損也較嚴(yán)重,主要應(yīng)選擇用以冷卻作用為主并具有一定清洗、潤滑和防銹作用的水基切削液,將切削熱及時帶走,降低切削溫度,從而提高刀具耐用度,一般選用極壓乳化液效果更好。極壓乳化液除冷卻性能好之外,還具備良好的極壓潤滑性,可明顯延長刀具使用壽命,提高切削效率,使用水基切削液要注意機床導(dǎo)軌面的保養(yǎng),下班前要將工作臺上的切削液擦干,涂上潤滑油。
精車:精車時,切削余量較小,切削深度只有0.05~0.8mm,進(jìn)給量小,要求保證工件的精度和粗糙度。精車時由于切削力小,溫度不高,所以宜采用高濃度(10%以上)的乳化液和含油性添加劑的切削液。
鏜削:鏜削機理與車削一樣,不過它是內(nèi)孔加工,切削是和切削速度均不大,但散熱條件差,可采用乳化液作切削液,使用時應(yīng)適當(dāng)增加切削液的流量和壓力。
二、銑削
銑削是斷續(xù)切削,每個刀齒的切削深度時刻變化,容易產(chǎn)生振動和一定的沖擊力,所以銑削條件比車削條件差。用高速刀具高速平銑或高速端銑時,均需要冷卻性好,并有一定潤滑性能的切削液,如極壓乳化液。在低速銑削時,要求用潤滑性好的切削油,如精密切削油和非活性極壓油。對不銹鋼和耐熱合金鋼,可用含硫、氯極壓添加劑的切削油。
三、螺紋加工
切削螺紋時,刀具與切削材料成楔形接觸,刀刃三面被切削材料所包圍,切削力矩大排屑較困難,熱量不能及時由切削液帶走,刀具容易磨損,切屑碎片擠塞并且容易產(chǎn)生振動。尤其車螺紋和攻螺紋時切削條件更苛刻,有時會出現(xiàn)崩刃和斷絲錐,要求切削液同時具備較低的摩擦系數(shù)和較高的極壓性,以減少刀具的摩擦阻力和延長刀具使用壽命,一般應(yīng)選用同時含有油性劑和極壓劑的復(fù)合切削液。此外,攻螺紋時切削液的滲透性能很重要,切削液能否及時滲透到刀刃上,對絲錐的耐用度影響很大,切削液的滲透性與粘度有關(guān),粘度小的油滲透性較好,必要時可加入少量的柴油或煤油來提高滲透效果。有的場合,如盲孔攻螺紋時切削液很難進(jìn)入孔中,這時采用粘度大,附著力強的切削液效果反而更好。
四、鉸削
鉸削加工是對孔的精度加工,要求精度高。鉸削屬低速小進(jìn)給量切削,主要是刀具與孔壁成擠壓切削,切屑碎片易留在刀槽或粘接在刀刃邊上,影響刃帶的擠壓作用,破壞加工精度和表面粗糙度增加切削扭矩,還會產(chǎn)生積屑瘤,增加刀具磨損鉸孔基本上屬于邊界潤滑狀態(tài),一般采用潤滑性能好的高濃度極壓乳化液或極壓切削油,就可以得到良好效果。對深孔鉸削,采用潤滑性能好的深孔鉆切削油便能滿足工藝要求。
五、拉削
拉刀是一種沿著軸線方向按刀刃和齒升并列著眾多刀齒的加工工具,拉削加工的特點是能夠高精度地加工出具有復(fù)雜形狀的工件。因為拉刀是貴重刀具所以刀具耐用度對生產(chǎn)成本影響較大。此外,拉削是精加工,對工件表面粗糙度要求嚴(yán)格。拉削時,切削阻力大,不易排屑,冷卻條件差,易刮傷工件表面,所以要求切削液的潤滑性和排屑性能較好。國內(nèi)已有專用的含硫極壓添加劑的拉削油。
六、鉆孔
使用一般的麻花鉆鉆孔,屬于粗加工,鉆削時排屑困難,切削熱不易導(dǎo)出往往造成刀刃退火,影響鉆頭使用壽命及加工效率。選用性能好的切削液,可以使鉆頭的壽命延長數(shù)倍甚至更多,生產(chǎn)率也可明顯提高。一般選用極壓乳化液或極壓合成切削液。極壓合成切削液表面張力低,滲透性好,能及時冷卻鉆頭,對延長刀具壽命,提高加工效率十分有效。對于不銹鋼、耐熱合金等難切削材料,可選用低粘度的極壓切削油。
七、深孔鉆
深孔鉆(槍鉆)是近年發(fā)展起來的深孔加工工藝。傳統(tǒng)的深孔加工(也深與孔徑之比大于5),需要鉆、鏜、粗鉸、研磨等多道工序才能加工出有較高精度和較低表面粗糙度的孔。新工藝是采用結(jié)構(gòu)特殊的刀具和高壓冷卻潤滑系統(tǒng),可將上述多道工序簡化為一次連續(xù)走刀完成相當(dāng)深度的高精度和低表面粗糙度的孔加工。這種工藝效率高,經(jīng)濟效益顯著。
性能優(yōu)良的深孔鉆切削液是深孔鉆加工技術(shù)關(guān)鍵之一,深孔鉆切削液必須具備下列性能。
良好的冷卻作用,消除由于變形及摩擦所產(chǎn)生的熱量,抑制積屑瘤的生成。
良好的高溫潤滑性,減少刀刃及支承的摩擦磨損,保證刀具在切削區(qū)的高溫下保持良好的潤滑狀態(tài)。
良好的滲透性,排屑性,使切削液及時滲透到刀刃上,并保證切屑能順利排出,因此,深孔鉆切削液要求具有高的極壓性和低的粘度。
八、齒輪加工
對于高速切齒加工,用油基切削液,會產(chǎn)生較大的油煙,污染環(huán)境,而且由于冷卻不充分,往往會造成工件表面燒傷,影響加工質(zhì)量,刀具磨損也加劇,此時,最好選用具有強極壓性的水基切削液,如含有硫、磷極壓添加劑的水基合成切削液或高濃度極壓乳化液,可克服高速切削時的油污染,加工質(zhì)量和刀具磨損情況均比油基切削液好。但對原有的滾齒、插齒機床,必須采取措施,防止水進(jìn)入轉(zhuǎn)動部分,以免機床產(chǎn)生故障。
剃齒加工要求高的表面質(zhì)量,為了防止粘刀,可采用含活性極壓添加劑的切削油,又因為剃齒加工產(chǎn)生細(xì)小的切屑,為了使切屑容易沖掉,最好用低粘度的切削油,如果切屑分離不暢,會使已加工表面質(zhì)量惡化。
九、磨削
磨削加工能獲得很高尺寸精度和較低的表面粗糙度。磨削時,磨削速度高發(fā)熱量大,磨削溫度可高達(dá)800~1000℃,甚至更高,容易引起工件表面燒傷和由于熱應(yīng)力的作用產(chǎn)生表面裂紋及工件變形,砂輪磨損鈍化,磨粒脫落,而且磨屑和砂輪粉末易飛濺,落到零件表面而影響加工精度和表面粗糙度,加工韌性和塑性材料時,磨屑嵌塞在砂輪工作面上的空隙處或磨屑與加工金屬熔結(jié)在砂輪表面上,會使砂輪失去磨削能力,因此,為了降低磨削溫度,沖洗掉磨屑和砂輪末,提高磨削比和工件表面質(zhì)量,必須采用冷卻性能和清洗性能良好、并有一定潤滑性能和防銹性能的切削液。
高速磨削:通常把砂輪線速度超過50m/s的磨削稱為高速磨削。當(dāng)砂輪的線速度增加時,磨削溫度顯著升高。從試驗測定,砂輪線速度為60m/s時的磨削溫度(工作平均溫度)比30m/s高約50%~70%;砂輪線速度為80m/s時,磨削溫度比60m/s時又高15%~20%。砂輪線速度提高后,單位時間內(nèi)參加磨削的磨粒數(shù)增加,摩擦作用加劇,消耗能量也增大,使工件表層溫度升高,增加表面發(fā)生燒傷和形成裂紋的可能性,這就需要用具有高效冷卻性能的冷卻液來解決,所以在高速磨削時,不能使用普通的切削液,而要使用具有良好滲透、冷卻性能的高速磨削液,才能滿足線速度60m/s的高速磨削工藝要求。
強力磨削:這是一種先進(jìn)的高效磨削工藝,例如功入式高速強力磨削時,線速度為60m/s的砂輪以每分鐘3.5~6mm左右的進(jìn)給速度徑向功入,功除率可高達(dá)20~40mm/s,這時砂輪磨粒與工件摩擦非常劇烈,即使在高壓大流量和條件下,所測到摩擦區(qū)工件表層溫度范圍達(dá)700~1000℃,如果冷卻條件不好,磨削過程就不可能進(jìn)行。在功入式強力磨削時,采用性能優(yōu)良的合成強力磨削液與乳化液相比,總磨量提高35%,磨削比提高30%~50%,延長正常磨削時間約40%,降低功率損耗約40%,所以強力磨削時,冷卻液的性能對磨削效果影響很大。
金剛石砂輪磨削:這是適用于硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃等硬度高的材料的磨削加工,可以進(jìn)行粗磨、精磨,磨出表面一般不產(chǎn)生裂紋、缺口,可以得到較低的表面粗糙度。為了防止磨削時產(chǎn)生過多的熱量和導(dǎo)致砂輪過早磨損,獲得較低的表面粗糙度,就需要連續(xù)而充分的冷卻。這種磨削由于工件硬度高,磨削液主要應(yīng)具備冷卻和清洗性能,保持砂輪鋒銳,磨削液的摩擦系數(shù)不能過低,否則會造成磨削效率低,表面燒傷等不良效果,可以采用以無機鹽為主的化學(xué)合成液作磨削液。精磨時可加入少量的聚乙醇作潤滑劑,可以提高工件表面加工質(zhì)量。對于加工精度高的零件,可采用潤滑性能好的低粘度油基切削液。
螺紋、齒輪和絲杠磨削:這類磨削特別重視磨削加工后的加工面質(zhì)量和尺寸精度,一般宜采用含極壓添加劑的磨削油,這類油基磨削液由于其潤滑性能好,可減少磨削熱,而且其中的極壓添加劑可與工件材料反應(yīng),生成低剪切強度的硫化鐵膜和氯化鐵膜,能減輕磨粒,切削刃尖端的磨損,使磨削順利進(jìn)行。為了獲得較好的冷卻性和清洗性,切削液要保證防火安全,應(yīng)選用低粘度高閃點的磨削油為宜。
十、珩磨
珩磨加工的工件精度高,表面粗糙度低,加工過程產(chǎn)生鐵粉和油石粉顆粒度很小,容易懸浮在磨削液中,造成油石孔堵塞,影響加工效率和破壞工件表面的加工質(zhì)量,所以要求冷卻潤滑液具備較好的滲透、清洗、沉降性能。水基冷卻液對細(xì)小粉末的沉降性能差,一般不宜采用。粘度大的油基磨削液也不利粉末的沉降,所以一般采用粘度小約(2~3mm2/s(40))的礦物油加入一定量的非活性的硫化脂肪油作珩磨油。