對(duì)于不同切削加工類(lèi)型,金屬的切除特性是不一樣的,較難的切削加工對(duì)切削液要求也較高。切削過(guò)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(chē)削(單刃刀具)-鋸削磨削。下面對(duì)一些常用的加工方法如何選擇切削液作簡(jiǎn)單的敘述。
一、車(chē)削、鏜削
粗車(chē):粗車(chē)時(shí)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(rùn)滑和防銹作用的水基切削液,將切削熱及時(shí)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(rùn)滑性,可明顯延長(zhǎng)刀具使用壽命,提高切削效率,使用水基切削液要注意機(jī)床導(dǎo)軌面的保養(yǎng),下班前要將工作臺(tái)上的切削液擦干,涂上潤(rùn)滑油。
精車(chē):精車(chē)時(shí),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(chē)時(shí)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為宜。
鏜削:鏜削機(jī)理與車(chē)削一樣,不過(guò)它是內(nèi)孔加工,切削速度不快,但散熱條件差,可采用乳化液作切削液,使用時(shí)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(gè)刀齒的切削深度時(shí)刻變化,容易產(chǎn)生振動(dòng)和一定的沖擊力,所以銑削條件比車(chē)削條件差。用高速刀具高速平銑或高速端銑時(shí),均需要冷卻性好,并有一定潤(rùn)滑性能的切削液,如極壓乳化液。在低速銑削時(shí),要求用潤(rùn)滑性好的切削油,如精密切削油和非活性極壓油。對(duì)不銹鋼和耐熱合金鋼,可用含硫、氯極壓添加劑的切削油。
三、切削
切削螺紋時(shí),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(shí)由切屑液帶走,刀具容易磨損,切屑碎片擠塞并且容易產(chǎn)生振動(dòng)。
尤其車(chē)螺紋和攻螺紋時(shí)切削條件更苛刻,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)崩刃和斷絲錐,要求切削液同時(shí)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(zhǎng)刀具使用壽命,一般應(yīng)選用同時(shí)含有油性劑和極壓劑的復(fù)合切削液。
此外,攻螺紋時(shí)切削液的滲透性能很重要,切削液能否及時(shí)滲透到刀刃上,對(duì)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(shí)可加入少量的柴油或煤油來(lái)提高滲效果。有的場(chǎng)合,如盲孔攻螺紋時(shí)切削液很難進(jìn)入孔中,這時(shí)采用粘度大,附著力強(qiáng)的切削液效果反而更好。
四、拉削
拉刀是一種沿著軸線(xiàn)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(diǎn)是能夠高精度地加工出具有復(fù)雜形狀的工件。因?yàn)槔妒琴F重刀具所以刀具耐用度對(duì)生產(chǎn)成本影響較大。
此外,拉削是精加工,對(duì)工件表面粗糙度要求嚴(yán)格。拉削時(shí),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(rùn)滑性和排悄性能較好。國(guó)內(nèi)已有專(zhuān)用的含硫極壓添加劑的拉削油。
五、鉸削
鉸削加工是對(duì)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(huì)產(chǎn)生積屑瘤,增加刀具磨損鉸孔基本上屬于邊界潤(rùn)滑狀態(tài),一般采用潤(rùn)滑性能良好并有一定良好性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(duì)深孔鉸削,采用潤(rùn)滑性能好的深孔鉆切削油便能滿(mǎn)足工藝要求。
六、鉆孔
使用一般的麻花鉆鉆孔,屬于粗加工,鉆削時(shí)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(zhǎng)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(shí)冷卻鉆頭,對(duì)延長(zhǎng)刀具壽命,提高加工效率十分有效。對(duì)于產(chǎn)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(lái)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(rùn)滑系統(tǒng),可將上述多道工序簡(jiǎn)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(jì)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,抑制屑瘤的生成。
良好的高溫潤(rùn)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(rùn)滑狀態(tài)。
良好的滲透性,排屑性,使切削液及時(shí)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、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(shí),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(shí),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(huì)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(rùn)滑性能和防銹性能的切削液。
高速磨削:通常把砂輪線(xiàn)速度超過(guò)50m/s的磨削稱(chēng)為高速磨削。當(dāng)砂輪的線(xiàn)速度增加時(shí),磨削溫度顯著升高。從試驗(yàn)測(cè)定,砂輪線(xiàn)速度為60m/s時(shí)的磨削溫度(工作平均溫度)比30m/s高約50%~70%;砂輪線(xiàn)速度為80m/s時(shí),磨削溫度比60m/s時(shí)又高15%~20%。砂輪線(xiàn)速度提高后,單位時(shí)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(lái)解決,所以在高速磨削時(shí),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(mǎn)足線(xiàn)速度60m/s的高速磨削工藝要求。
強(qiáng)力磨削:這是一種先進(jìn)的高效磨削工藝,例如功入式高速?gòu)?qiáng)力磨削時(shí),線(xiàn)速度為60m/s的砂輪以每分鐘3.5~6mm左右有進(jìn)給速度徑向功入,功除率可高達(dá)20~40mm33/mm·s,這時(shí)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(cè)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(guò)程就不可能進(jìn)行。在功入式強(qiáng)力磨削時(shí),采用性能優(yōu)良的合成強(qiáng)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(zhǎng)正常磨削時(shí)間約40%,降低功率損耗約40%,所以強(qiáng)力磨削時(shí),冷卻液的性能對(duì)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(shí)產(chǎn)生過(guò)多的熱量和導(dǎo)致砂輪過(guò)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(guò)低,否則會(huì)造成磨削效率低,表面燒傷等不良效果,可以采用以無(wú)機(jī)鹽為主的化學(xué)合成液作磨削液。精磨時(shí)可加入少量的聚乙醇作潤(rùn)滑劑,可以提高工件表面加工質(zhì)量。對(duì)于加工精度高的零件,可采用潤(rùn)滑性能好的低粘度油基切削液。
螺紋、齒輪和絲杠磨削:這類(lèi)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(lèi)油基磨削液由于其潤(rùn)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(qiáng)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(diǎn)的磨削油為宜。
九、齒輪加工
對(duì)于高速切齒加工,用油基切削液,會(huì)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(huì)造成工件表面燒傷,影響加工質(zhì)量,刀具磨損也加劇,此時(shí),最好選用具有強(qiáng)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(shí)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(duì)原有的滾齒、插齒機(jī)床,必須采取措施,防止水進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)部分,以免機(jī)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?yàn)樘挲X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(huì)使已加工表面質(zhì)量惡化。
十、珩磨家
珩磨加工的工件精度高,表面粗糙度低,加工過(guò)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(rùn)滑液具備較好的滲透、清洗、沉降性能。水基冷卻液對(duì)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。
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