数控车床加工中的切削液选择与使用

在数控车床加工中，切削液的选择与使用是确保加工质量、提高加工效率以及延长刀具寿命的关键因素。切削液不仅能够降低切削温度、减少刀具磨损，还能起到润滑、冷却、防锈和清洗等多重作用。然而，切削液的选择并非一蹴而就，而是需要综合考虑工件材料、刀具材质、加工方法、加工要求以及机床性能等多种因素。本文将从切削液的选择原则、具体选用方法、使用方法以及注意事项等方面，全面探讨数控车床加工中的切削液选择与使用。

一、切削液的选择原则

考虑加工性质和要求

粗加工与精加工：粗加工时，切削用量和切削余量均较大，产生大量的切削热，容易导致刀具迅速磨损。这时宜选用冷却性能为主并具有一定清洗、润滑和防锈性能的切削液，以降低切削温度，提高刀具寿命。精加工则对工件表面粗糙度和加工精度要求较高，此时除了考虑刀具材质、工件材料、加工方式之外，还应考虑切削速度的变化，选用不同性能的切削液。

加工材料：对于难加工的材料，如含有铬、镍、钼、锰、钛、钒、铝、铌以及钨等元素的材料，应选用活性高、含抗磨、极压添加剂的切削液。切削有色金属和轻金属时，切削力和切削温度都不高，可选用乳化液。切削合金钢时，如果切削量较低、表面粗糙度要求较小，则需要优异润滑性能的切削液，可选用极压切削油和高浓度乳化液。切削铸铁与青铜等脆性材料时，切削中常形成崩碎切屑，容易随切削液到处流动，流入机床导轨之间造成部件损坏，可使用冷却和清洗性能好的半合成切削液。

考虑刀具材质

工具钢刀具：此类刀具的耐热温度在200~300℃，耐热性能差，高温下会失去硬度，因此要求采用冷却性能好的切削液，以低浓度乳化液为宜。

高速钢刀具：高速粗切削时，切削量大，产生大量的切削热，为避免工件烧伤而影响加工质量，应采用冷却性好的水基切削液；如果用高速钢刀具进行中、低速的精加工时，为减小刀具和工件的摩擦黏结，抑制切削瘤生成，提高加工精度，一般采取油基切削液或高浓度乳化液。

硬质合金刀具：此类刀具熔点和硬度较高，化学和热稳定性较好，切削和耐磨性能比高速钢刀具要好得多。在一般的加工中可使用油基切削液。如果是重切削时，切削温度很高，容易极快磨损刀具，此时应使用流量充足的冷却润滑液，以3%~5%的乳化液为宜（采用喷雾冷却，效果更好）。

陶瓷刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具：这些刀具硬度和耐磨性较高，切削时一般不使用切削液，有时也可使用水基切削液。

考虑机床性能

选择切削液时，必须要考虑到机床结构是否适应。一般要按照机床说明书规定的切削液品种，如没有特殊理由不要轻易更改，以免导致机床损坏。

考虑经济效益

在加工产品的总费用里，购买切削液的费用只占很小一部分。但如果正确地选用了切削液，可以改善产品质量和操作环境，提高加工效率，延长刀具的耐用度，减少切削液补充、管理的费用，从而带来显著的经济效益。反之，如果选用不当，则会产生相反的效果。因此，选择切削液必须进行综合的经济分析，正确评价切削液的经济效益。

考虑安全性与环保性

切削液不应有刺激性气味，且不含有对人体有害的添加剂，以确保使用者的健康和安全。切削液应具有良好的润滑和防护性能，不腐蚀机床的金属部件，不损伤机床密封件和油漆，不会在机床导轨上残留硬的胶状沉淀物，从而确保设备的安全和正常工作。切削液应满足工件工序间的防锈要求，不锈蚀工件。同时，切削液的选择还应考虑废液处理问题，企业应具备废液处理设施和采取相应措施，以符合安全卫生法、消防法、污水排放法等法规要求。

二、切削液的具体选用方法

根据加工方法选择

较高切削速度的粗加工中（如车削、铣削、钻削），要求切削液具有良好的冷却性能，这时应选用水基切削液以及低浓度乳化液。

在一些精密的高强度加工中（如拉削、攻丝、深孔钻削、齿轮加工），此时需要切削液具有优异的润滑性能，可选用极压切削油和高浓度乳化液。

根据工件和刀具材料选择

加工铜合金时，应避免使用含硫的切削液。

加工铝合金时，应选用PH值为中性的切削液。

对于硬质合金刀具的加工，一般考虑选用油基切削液或高浓度乳化液，以提供良好的润滑和冷却效果。

根据加工精度和表面粗糙度要求选择

精加工时，为了得到较低的表面粗糙度值和较高的精度，应选用具有良好渗透能力、润滑性能和冷却性能的切削液。如用高速钢刀具精车或精铣碳素钢工件时，切削液应具有良好的渗透能力、良好的润滑性能和一定的冷却性能。在较低的切削速度下，应选用高浓度的乳化液或极压乳化液。

三、切削液的使用方法

切削液常用的使用方法

手工浇注法：这是最简单的方法，但流量慢、压力低，较难直接进入切削刃最高温度处，效果较差。使用时应注意保证流量充足，浇注位置尽量接近切削区。

机床冷却泵低压浇注法：采用机床冷却系统的单级低压泵，经管道及喷嘴将切削液循环供给到切削区。这种方法流量和压力相对稳定，适用于大多数加工场合。

高压喷射法：采用压力较高的液压泵，将净化过滤的切削液经小孔或狭小缝隙喷射到切削区。这种方法适用于深孔加工等需要高压冷却的场合。

喷雾法：使用压缩空气将切削液雾化，将混合流体经喷嘴高速喷到切削区。这种方法冷却效果好，但需要专门装置，且噪声较大。

切削液使用的注意事项

切削液浓度：应综合考虑切削液浓度对切削加工精度、刀具寿命及冷却效果的影响。切削液初次使用浓度可以偏高一点，如4%~10%。如果用于中央集中循环冷却系统，可配套加入防霉剂。在使用过程中，要定期补充切削液，保持切削液浓度在适宜范围内。

切削液浇注位置：切削液应浇在刀具与切屑接触点，供给量应充分、均匀。用硬质合金刀具切削时，切削液应连续供给。

切削液管理：要定期清理铁屑和过滤系统，保持冷却系统干净。要经常检查切削液的使用浓度、碱度和细菌数，保证切削液处于良好使用状态。切削液使用一段时间后，应根据加工量和工作液的使用时间，定期全部更换切削液。

四、切削液使用中的常见问题及解决方案

切削液变质发臭

原因：切削液变质发臭的原因主要有切削液浓度过低、切削液使用时间过长、切削液受到污染等。

解决方案：定期检测切削液浓度，保持切削液浓度在适宜范围内；定期更换切削液，避免切削液使用时间过长；加强切削液的管理和维护，防止切削液受到污染。

切削液冷却效果差

原因：切削液冷却效果差的原因主要有切削液流量不足、切削液浇注位置不当、切削液种类选择不当等。

解决方案：增加切削液流量，确保切削液充分供给到切削区；调整切削液浇注位置，使其尽量接近切削刃最高温度处；根据加工性质和要求选择合适的切削液种类。

切削液润滑性能差

原因：切削液润滑性能差的原因主要有切削液浓度过高、切削液种类选择不当、切削液受到污染等。

解决方案：降低切削液浓度，保持切削液浓度在适宜范围内；根据加工性质和要求选择合适的切削液种类；加强切削液的管理和维护，防止切削液受到污染。

数控车床加工中的切削液选择与使用是一个复杂而细致的过程。只有根据加工性质和要求、刀具材质、机床性能、经济效益以及安全性与环保性等多方面因素综合考虑，才能选出最合适的切削液。同时，在使用切削液的过程中，还需要注意切削液的浓度、浇注位置以及管理等问题，以确保切削液能够充分发挥其冷却、润滑、防锈和清洗等多重作用。通过科学合理的切削液选择与使用，可以提高数控车床的加工效率、加工质量和刀具寿命，为企业创造更大的经济效益。