冷却液
Cutting Fluids
机电及自动化学院
机制专业专业课
老师：黄师黄辉
2010年12月
主要内容
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•切削液的作用切削液的分类切削液的选择与使用干式切削技术切削液的发展趋势
切削液的作用
•
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•润滑作用冷却作用排屑和洗涤作用防锈作用
润滑作用•切削液渗透到刀具、切屑与加工表面之间，其中带油脂的极性分子吸附在刀具新鲜的前、后面上，形成了物理吸附膜。或与添加在切削液中化学物质产生化学反应，形成了化学性吸附膜从而在高温时减小切屑工件与刀面间的摩擦减吸附膜，从而在高温时减小切屑、工件与刀面间的摩擦，减少粘结及减少刀具磨损，提高已加工表面质量。
–切削液的润滑性能直接与形成吸附薄膜的牢固程度有关。物理吸附膜只能在低温下起到较好的润滑作用。化学吸附膜在高温下使边界润滑层有较好的润滑性能。
冷却作用•切削液浇注在切削区域内，利用热传导、对流和汽化等方式带走大量的切削液浇注在切削域内利用热传导对流和汽化等方式带走大的切削热，从而降低切削温度，提高刀具耐用度；减少工件、刀具的热变形，提高加工精度；降低断续切削时的热应力，防止刀具热裂破损等。在切削速度高、刀具、工件材料导热性差，热膨胀系数较大的情况下，切削液的冷却作用尤显重要。切削液的冷却作用尤显重要
–切削液的冷却性能取决于它的导热系数、比热、汽化热、汽化速度、流量流速等水溶液的冷却性能要比油类好乳化液介于两者之间流量、流速等。水溶液的冷却性能要比油类好。乳化液介于两者之间。
排屑和洗涤作用
•为了防止碎屑粘附（或镶嵌在刀具上，或粘附在工件机床上）影响加工质量加剧附在工件、机床上），影响加工质量，加剧刀具磨损或划伤机床导轨，切削液还应具有良好的清作良好的清洗作用，一般是利用浇注或高压喷般利浇或高喷射切削液来排除切屑或引导切屑流向，并冲洗散落在机床及工具上细屑与磨粒。
防锈作用
•切削液中加入防锈添加剂，使与金属表面起化学反应生成保护膜起到防锈防蚀起化学反应生成保护膜，起到防锈、防蚀作用。
切削液的分类
•水溶性切削液
•油溶性切削液
•固体润滑剂
水溶性切削液
•主要成分是水，冷却性能好。
–水溶液：以软水为主加入防锈剂、防霉剂。常水溶液以软水为主加入防锈剂防霉剂常用于粗加工和普通磨削加工。
–乳化液：将水与乳化油经搅拌后形成的乳白色液体。主要起到冷却的效果，用途很广。–合成切削液：由水、各种表面活性剂和化学添加剂成具有良好的冷却润滑清洗和防加剂组成。具有良好的冷却、润滑、清洗和防锈性能，热稳定性好，使用周期长。合成液中不含油可节省能源有利环保目前被广推不含油，可节省能源，有利环保目前被广泛推广。
油溶性切削液
•油性添加剂：有矿物油、动植物油和复合油。常用的是矿物油，包括机械油、轻柴油和煤油等。热稳定性好资源丰富价格低油性添加剂含有极性分子好，资源丰富，价格低，油性添加剂含有极性分子，能与金属表面形成牢固的吸附膜，主要起润滑作用。但这种吸附膜只能在较低温度下起较好的润滑作用，故多用于低速精加工的情况。油性添加剂有动植物油（如豆油、菜籽油、猪油等），脂肪酸、胺类、醇类及脂类。及脂类
•极压添加剂：常用的极压添加剂是含硫、磷、氯、碘等的有机化合物。这些化合物在高温下与金属表面起化学反应，形成化学润滑膜。它比物理吸附膜能耐较高的温度。为了得到性能良好的切削液，按实际需要常在种切削液中加入几种极压添加剂常在一种切削液中加入几种极压添加剂。
固体润滑剂
•固体润滑剂中使用最多的是二硫化钼，由MoS 2形成的润滑膜具有极低的摩擦系数，高的熔点，因此，高温不易改变它的润滑性能切削时可将其涂刷在刀面和工作表性能。切削时可将其涂刷在刀面和工作表面上，也可添加在切削油中。可防止粘结和抑制积屑瘤形成减小切削力能显著和抑制积屑瘤形成，减小切削力，能显著地延长刀具寿命和减小加工表面粗糙度。
切削液的选择与使用
•应当根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求，选用不同的切削液。
•粗加工：冷却为主，降低切削温度。高速钢刀具粗加工时，应选用以冷却作用为主的切削液，主要目的是降低切削温度硬质合金刀具粗加工时可以不用冷却液切削温度。硬质合金刀具粗加工时，可以不用冷却液，必要时也可采用低浓度的乳化液或水溶液。
•精加工：应以改善已加工表面质量和提高刀具使用寿命精加应以改善加表面质量和提高刀具使用寿命为主要目的，要求具有良好的润滑性能，减小工件表面粗糙度和提高加工精度。
•难加工材料的切削：极压切削油或极压乳化液难加工材料的切削极压切削油或极压乳化液
•磨削加工：具有良好的冷却清洗作用，并有一定的润滑性能和防锈作用。故般常用乳化液或极压乳化液。性能和防锈作用。故一般常用乳化液或极压乳化液。
切削液的施加方式
切削液的负面影响
•切削与磨削加工过程中产生的高温使切削液成雾状挥发，严重地污染空气、威胁操作者的身体健康，切削液的渗漏和溢出也会影响安全生产。
•如切削液不经处理而排放会严重地污染环境。•切削液的供给和管理费用，特别是有毒有害切削液及粘带有切削液的切屑处理费用相当高，大大增加了生产成本。
•切削液中的添加剂（如S 、Cl ）会造成零件的质量事故，如晶间腐蚀等。
干式切削技术
•在切削或磨削过程中不使用任何切削液的工艺方法，故也叫绿色切削。
–形成的切屑干净清洁无污染，易于回收和处理。
–省去了与切削液有关的传输、回收、过滤等装置及相应的费用简化了生产系统降低装置及相应的费用，简化了生产系统，降低了生产成本。
–省去了切削液与切屑的分离装置及相应的电气设备，机床结构紧凑，减少了占地面积。–不会产生环境污染，也不会产生与切削液有不会产生环境污染也不会产生与切削液有关的安全及质量事故。
实施干式切削
•风冷却切削风冷却切削：利用压缩空气及冷却空气对加工弧利用压缩空气及冷却空气对加工弧区进行冷却。
•液氮冷却干式切削：采用液氮使切削区处于低温冷却状态进行切削加工。冷却状态进行切削加工
•用水蒸气作冷却润滑剂：由俄罗斯专家提出，可大大加强冷却润滑剂的渗入能力。有效提高刀具使用寿命。使用寿命
MQL 技术
•MQL (Minimal Quantity of Lubrication) 技术是介于完全干式切削与湿式切削二者之间的最小量润滑技术。
•此项技术是将压缩空气与少量的切削液混合汽化后，再喷射到工件的加工部位，使刀‐屑接触区得到冷却和润滑。屑接触区得到冷却和润滑
•该技术可大大减小刀‐屑及刀‐加工表面间的摩擦，起到降低切削温度、减小刀具磨损和提高加工表面质量的作用。
对切削液的新要求
•具备原有的冷却、润滑、清洗和防锈性能；具备原有的冷却润滑清洗和防锈性能
•无毒，不伤害操作者，对环境无污染（或低污染）；
•不容易腐败变质，寿命长；
•通用性强，可适用于各种切削加工方式和多种工件材料；
•透明或半透明，便于观察加工状态；•有相应的废液处理技术且处理方便。有相应的废液处理技术且处理方便
切削液的发展趋势
•从油基向水基过渡
•微浮状切削液前景广阔
•向“无公害”或“低公害”方向发展•逐步推广集中冷却润滑系统
•实现切削液质量管理的自动化。
谢谢！
冷却液
Cutting Fluids
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机制专业专业课
老师：黄师黄辉
2010年12月
主要内容
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•切削液的作用切削液的分类切削液的选择与使用干式切削技术切削液的发展趋势
切削液的作用
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•润滑作用冷却作用排屑和洗涤作用防锈作用
润滑作用•切削液渗透到刀具、切屑与加工表面之间，其中带油脂的极性分子吸附在刀具新鲜的前、后面上，形成了物理吸附膜。或与添加在切削液中化学物质产生化学反应，形成了化学性吸附膜从而在高温时减小切屑工件与刀面间的摩擦减吸附膜，从而在高温时减小切屑、工件与刀面间的摩擦，减少粘结及减少刀具磨损，提高已加工表面质量。
–切削液的润滑性能直接与形成吸附薄膜的牢固程度有关。物理吸附膜只能在低温下起到较好的润滑作用。化学吸附膜在高温下使边界润滑层有较好的润滑性能。
冷却作用•切削液浇注在切削区域内，利用热传导、对流和汽化等方式带走大量的切削液浇注在切削域内利用热传导对流和汽化等方式带走大的切削热，从而降低切削温度，提高刀具耐用度；减少工件、刀具的热变形，提高加工精度；降低断续切削时的热应力，防止刀具热裂破损等。在切削速度高、刀具、工件材料导热性差，热膨胀系数较大的情况下，切削液的冷却作用尤显重要。切削液的冷却作用尤显重要
–切削液的冷却性能取决于它的导热系数、比热、汽化热、汽化速度、流量流速等水溶液的冷却性能要比油类好乳化液介于两者之间流量、流速等。水溶液的冷却性能要比油类好。乳化液介于两者之间。
排屑和洗涤作用
•为了防止碎屑粘附（或镶嵌在刀具上，或粘附在工件机床上）影响加工质量加剧附在工件、机床上），影响加工质量，加剧刀具磨损或划伤机床导轨，切削液还应具有良好的清作良好的清洗作用，一般是利用浇注或高压喷般利浇或高喷射切削液来排除切屑或引导切屑流向，并冲洗散落在机床及工具上细屑与磨粒。
防锈作用
•切削液中加入防锈添加剂，使与金属表面起化学反应生成保护膜起到防锈防蚀起化学反应生成保护膜，起到防锈、防蚀作用。
切削液的分类
•水溶性切削液
•油溶性切削液
•固体润滑剂
水溶性切削液
•主要成分是水，冷却性能好。
–水溶液：以软水为主加入防锈剂、防霉剂。常水溶液以软水为主加入防锈剂防霉剂常用于粗加工和普通磨削加工。
–乳化液：将水与乳化油经搅拌后形成的乳白色液体。主要起到冷却的效果，用途很广。–合成切削液：由水、各种表面活性剂和化学添加剂成具有良好的冷却润滑清洗和防加剂组成。具有良好的冷却、润滑、清洗和防锈性能，热稳定性好，使用周期长。合成液中不含油可节省能源有利环保目前被广推不含油，可节省能源，有利环保目前被广泛推广。
油溶性切削液
•油性添加剂：有矿物油、动植物油和复合油。常用的是矿物油，包括机械油、轻柴油和煤油等。热稳定性好资源丰富价格低油性添加剂含有极性分子好，资源丰富，价格低，油性添加剂含有极性分子，能与金属表面形成牢固的吸附膜，主要起润滑作用。但这种吸附膜只能在较低温度下起较好的润滑作用，故多用于低速精加工的情况。油性添加剂有动植物油（如豆油、菜籽油、猪油等），脂肪酸、胺类、醇类及脂类。及脂类
•极压添加剂：常用的极压添加剂是含硫、磷、氯、碘等的有机化合物。这些化合物在高温下与金属表面起化学反应，形成化学润滑膜。它比物理吸附膜能耐较高的温度。为了得到性能良好的切削液，按实际需要常在种切削液中加入几种极压添加剂常在一种切削液中加入几种极压添加剂。
固体润滑剂
•固体润滑剂中使用最多的是二硫化钼，由MoS 2形成的润滑膜具有极低的摩擦系数，高的熔点，因此，高温不易改变它的润滑性能切削时可将其涂刷在刀面和工作表性能。切削时可将其涂刷在刀面和工作表面上，也可添加在切削油中。可防止粘结和抑制积屑瘤形成减小切削力能显著和抑制积屑瘤形成，减小切削力，能显著地延长刀具寿命和减小加工表面粗糙度。
切削液的选择与使用
•应当根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求，选用不同的切削液。
•粗加工：冷却为主，降低切削温度。高速钢刀具粗加工时，应选用以冷却作用为主的切削液，主要目的是降低切削温度硬质合金刀具粗加工时可以不用冷却液切削温度。硬质合金刀具粗加工时，可以不用冷却液，必要时也可采用低浓度的乳化液或水溶液。
•精加工：应以改善已加工表面质量和提高刀具使用寿命精加应以改善加表面质量和提高刀具使用寿命为主要目的，要求具有良好的润滑性能，减小工件表面粗糙度和提高加工精度。
•难加工材料的切削：极压切削油或极压乳化液难加工材料的切削极压切削油或极压乳化液
•磨削加工：具有良好的冷却清洗作用，并有一定的润滑性能和防锈作用。故般常用乳化液或极压乳化液。性能和防锈作用。故一般常用乳化液或极压乳化液。
切削液的施加方式
切削液的负面影响
•切削与磨削加工过程中产生的高温使切削液成雾状挥发，严重地污染空气、威胁操作者的身体健康，切削液的渗漏和溢出也会影响安全生产。
•如切削液不经处理而排放会严重地污染环境。•切削液的供给和管理费用，特别是有毒有害切削液及粘带有切削液的切屑处理费用相当高，大大增加了生产成本。
•切削液中的添加剂（如S 、Cl ）会造成零件的质量事故，如晶间腐蚀等。
干式切削技术
•在切削或磨削过程中不使用任何切削液的工艺方法，故也叫绿色切削。
–形成的切屑干净清洁无污染，易于回收和处理。
–省去了与切削液有关的传输、回收、过滤等装置及相应的费用简化了生产系统降低装置及相应的费用，简化了生产系统，降低了生产成本。
–省去了切削液与切屑的分离装置及相应的电气设备，机床结构紧凑，减少了占地面积。–不会产生环境污染，也不会产生与切削液有不会产生环境污染也不会产生与切削液有关的安全及质量事故。
实施干式切削
•风冷却切削风冷却切削：利用压缩空气及冷却空气对加工弧利用压缩空气及冷却空气对加工弧区进行冷却。
•液氮冷却干式切削：采用液氮使切削区处于低温冷却状态进行切削加工。冷却状态进行切削加工
•用水蒸气作冷却润滑剂：由俄罗斯专家提出，可大大加强冷却润滑剂的渗入能力。有效提高刀具使用寿命。使用寿命
MQL 技术
•MQL (Minimal Quantity of Lubrication) 技术是介于完全干式切削与湿式切削二者之间的最小量润滑技术。
•此项技术是将压缩空气与少量的切削液混合汽化后，再喷射到工件的加工部位，使刀‐屑接触区得到冷却和润滑。屑接触区得到冷却和润滑
•该技术可大大减小刀‐屑及刀‐加工表面间的摩擦，起到降低切削温度、减小刀具磨损和提高加工表面质量的作用。
对切削液的新要求
•具备原有的冷却、润滑、清洗和防锈性能；具备原有的冷却润滑清洗和防锈性能
•无毒，不伤害操作者，对环境无污染（或低污染）；
•不容易腐败变质，寿命长；
•通用性强，可适用于各种切削加工方式和多种工件材料；
•透明或半透明，便于观察加工状态；•有相应的废液处理技术且处理方便。有相应的废液处理技术且处理方便
切削液的发展趋势
•从油基向水基过渡
•微浮状切削液前景广阔
•向“无公害”或“低公害”方向发展•逐步推广集中冷却润滑系统
•实现切削液质量管理的自动化。
谢谢！