切削液基础知识概述

切削液基础知识1、切削液历史介绍切削液是金属切削加工的重要配套材料。人类使用切削液的历史可以追溯到远古时代。人们在磨制石器、铜器和铁器时，就知道浇水可以提高效率和质量。在古罗马时代，车削活塞泵的铸件时就使用橄榄油，16世纪使用牛脂和水溶剂来抛光金属盔甲。从1775年英国的约翰?威尔金森（J．wilkinson）为了加工瓦特蒸汽机的汽缸而研制成功镗床开始，伴随出现了水和油在金属切削加工中的应用。到1860年经历了漫长发展后，车、铣、刨、磨、齿轮加工和螺纹加工等各种机床相继出现，也标志着切削液开始较大规模的应用。19世纪80年代，美国科学家就已首先进行了切削液的评价工作。Taylor发现并阐明了使用泵供给碳酸钠水溶液可使切削速度提高对30%～40%的现象和机理。针对当时使用的刀具材料是碳素工具钢，切削液的主要作用是冷却，故提出“冷却剂”一词。从那时起，人们把切削液称为冷却润滑液。随着人们对切削液认识水平的不断提高以及实践经验的不断丰富，发现在切削区域中注入油剂能获得良好的加工表面。最早，人们采用动植物油来作为切削液，但动植物油易变质，使用周期短。20世纪初，人们开始从原油中提炼润滑油，并发明了各种性能优异的润滑添加剂。在第一次世界大战之后，开始研究和使用矿物油和动植物油合成的复合油。1924年，含硫、氯的切削油获得专利并应用于重切削、拉削、螺纹和齿轮加工。刀具材料的发展推动了切削液的发展，1898年发明了高速钢，切削速度较前提高2～4倍。1927年德国首先研制出硬质合金，切削速度比高速钢又提高2～5倍。随着切削温度的不断提高，油基切削液的冷却性能已不能完全满足切削要求，这时人们又开始重新重视水基切削液的优点。1915年生产出水包油型乳化液，并于1920年成为优先选用的切削液用于重切削。1948年在美国研制出第一种无油合成切削液，并在20世纪70年代由于油价冲击而使应用提高。近十几年来, 由于切削技术的不断提高，先进切削机床的不断涌现，刀具和工件材料的发展，推动了切削液技术的发展。随着先进制造技术的深入发展和人们环境保护意识的加强，对切削液技术提出了新的要求，它必将推动切削液技术向更高领域发展。2、切削液的发展趋势1）开发绿色切削液①矿物油逐渐被生物降解性好的植物油和合成酯所代替。②油基切削液逐渐被水基切削液所代替。③开发性能优良且对人体无害和对环境无污染的添加剂。2）切削液的绿色使用①推广集中冷却润滑系统，即把机械加工设备各自独立的冷却润滑装置合并为一个冷却润滑系统，使切削液维护管理上水平。②研究干切削和最小量润滑切削，以减少切削液的使用量。③研究和推广切削液废液处理新工艺、新技术，以确保排放的废液对环境无污染。21世纪的切削液技术众所周知，切削液具有润滑、冷却、清洗及防锈等作用，对提高切削加工质量和效率、减少刀具磨损等均有显著效果。近十多年来，我国的切削液技术发展很快，切削液新品种不断出现，性能也不断改进和完善，特别是20世纪70年代末生产的水基合成切削液和近几年发展起来的半合成切削液(微乳化切削液)在生产中的推广和应用，为机械加工向节能、减少环境污染、降低工业生产成本方向发展开辟了新路径。切削液的现状2、切削液添加剂的现状切削液是一种复杂的化合物，它含有几种乃至几十种不同成分的添加剂。添加剂的成分不但直接影响切削液的切削性能（润滑、冷却和清洗性能），而且还影响切削液的非切削性能（毒性、腐蚀性、污染性、使用周期性和废液可处理性）。切削液常用的添加剂主要有极压润滑剂、防锈剂和防腐剂等。所以切削液的这些添加剂不仅要性能优良，而且要无毒无害。（1）极压润滑剂：目前仍在使用的极压润滑剂主要是含有硫、磷、氯类的化合物，如硫化烯烃、硫化动植物油、硫脲、磷酸酯。氯化石蜡等，它们在高温下与金属表面发生化学反应生成化学反应膜，在切削中起极压润滑作用。它们的润滑性能很好，但对环境有污染，对操作者有害。随着人们环保意识的加强，现在已限制使用此类添加剂。国内外正在着手研究它的替代物。近年来，无毒无害的硼酸盐（酯）类添加剂系列受到了广泛的重视。（2）防锈添加剂：防锈添加剂的作用在于防止工件生锈，它有水溶性和油溶性两类，分别用于水基切削液和切削油。常用的油溶性防锈添加剂有石油磺酸钡、石油磺酸钠等。对于水溶性防锈添加剂，亚硝酸钠是长期被认为有效的防锈添加剂，但人们已逐渐认识到它对人体有致癌的可能性。铬酸盐、重铬酸盐对钢铁也有良好的防锈作用，但有毒、污染环境，它们的使用都受到限制。磷酸盐类防锈剂会污染环境，它们的使用也应受到限制。因而开发新型无毒无害防锈剂是发展趋势。目前利用多种无毒添加剂的协同效应，如由机胺、硼酸盐、苯丙三氮唑等复配成的高效防锈添加剂已取得好的效果。钼酸盐也是防锈性能优良且无毒的防锈剂。（3）防腐剂：切削液本身具备着微生物和菌类生长繁殖的条件，容易腐败变质发臭。防腐剂（或杀菌剂）的作用在于杀灭或抑制细菌和霉菌的生长，以达到延长切削液的使用期限。常用的防腐剂是酚类化合物、甲醛类、含氯和含苯化合物。虽有较强的杀菌作用，但会伤害操作者，并污染环境，刺激人的眼、鼻，使操作者患有皮肤病和呼吸道疾病。近年来由于受到环保法规的限制，许多国家对含酚类、苯类及甲醛类的杀菌剂的使用加以限制，并积极寻求新型无毒杀菌剂。如日本选用油酸、硬脂酸、月桂酸等羧酸配成的铜盐具有一年以上的抗腐蚀能力。美国开发的柠檬酸单铜也有较好的抗菌效果。我们近年来利用硼酸酯、表面活性剂和整合剂复配成的防腐剂也具有较强的抗菌能力。目前国内在切削液中有防腐剂的产品很少见，在切削液使用中加入防腐剂也不多见。这主要是由于加入防腐剂使切削液的成本增加较大和使用不大方便所致，今后的任务是开发和推广价格适宜使用方便且无毒的防腐剂。切削液的种类金属加工液国际 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化组织（ISO）分类国际标准化组织（ISO）于1986年通过ISO6743/7，按油基、水基将加工液分为MH和MA两大类，又根据每类的化学组成、应用各分为8类和9类，共17类。该标准将目前众多的金属加工液的品种均可包含进去，我国已等效采用了该标准，制定了GB7631.5——1989润滑剂和有关产品（L类）的分类切削液按组成分类国内外对于切削液分类，研究制定了许多方法，目前看来都有一定的缺陷。切削液按组成分类，是一个传统的分类方法，也是一个在实际中客户容易掌握和接受的分类方法。切削液的品种繁多，作用各异，但归纳起来分为两大类：即油基切削液和水基切削液。切削液的品种繁多，作用也各不相同，但主要分为切削油和水基切削液两大类。切削油也叫油基切削液，它主要用于低速重切削加工和难加工材料的切削加工。目前使用的切削油有以下几种：1、矿物油常用作为切削油的矿物油有全损耗系统用油、轻柴油和煤油等。它们具有良好的润滑性和一定的防锈性，但生物降解性能差。2、动植物油常用的动植物油有猪油、蓖麻油、棉子油、菜籽油和豆油等，它们具有优良的润滑性和生物降解性能，但使用中易氧化变质。3、普通复合切削油普通复合切削油由矿物油加入油性剂等调配而成，润滑性能比矿物油好。4、极压切削油极压切削油由矿物油加入含硫、磷、氯等极压抗磨添加剂、防锈剂和油性剂等调配而成，具有多种优异性能。切削液可分为油型和水型二类。油型仍可分为普通型切削油（也称复合油）、非活性极压切削油、活性极压切削油三种。水型可分为乳化油（可溶油、乳化液）、半合成液（微乳液）、合成液（化学型切削液或无油切削液）三种。普通型切削油的主要成分是矿物油，为改善其性能往往加有防锈、抗氧等添加剂并与各类动植物油复合使用。脂肪的复合量一般为5－20%。（有时也可用合成脂取代部分脂肪）。极压切削油是在普通型油中加入一定量的含S、P、CL等元素的极压剂所得的切削油。非活性极压切削油是未加含S等极压剂的切削油。乳化油是由切削油及乳化剂、偶合剂、杀菌剂等所组成的。乳化油在使用时需加水稀释。稀释后的工作液呈乳白色（称为乳化液）。加水前的乳化油称为油基（也可称可溶油）。半合成液与乳化油的区别是其油基中含有较多的乳化（表面活性剂）、防锈等添加剂，较少或甚至完全没有矿物油，同时还加有相当数量的水和水溶性添加剂。油基经水稀释成工作液呈透明或半透明状（这是因其油相的液滴较小所致）。有些半合成的工作液在使用过程中逐渐由透明状变为不透明的白色乳化状（这是因为其中的乳化剂被吸附在切屑上逐渐被带走，乳状液的颗粒也由小变大所致）。合成液主要由水及水溶性添加剂组成。3、油基切削液的分类（1）纯矿物油（L-MHA）：使用煤油、柴油等轻质油和L-AN7、L-AN10、L－AN15、L-AN22、L-AN32等全损耗系统油，其中轻质油主要用于铸铁件的切削及衍磨及研磨加工，有利于铁粉的沉降。纯矿物油成本低、稳定性好，对金属不腐蚀，使用周期长，可达-30℃以下，但价格较贵。（2）脂肪油（或油性添加剂）矿物油（L-MHB）：脂肪油曾被广泛用作切削油，一般用于精车丝杆、滚齿、剃齿等精密切削加工，常用的有菜籽油、豆油、猪油等。（3）非活性极压切削油（L-MHC）：由矿油加非活性极压添加剂组成。（4）活性极压切削油（L-MHD）：由矿物油和反应性强的硫系极压添加剂配制而成。（5）复合切削油（L-MHE和L-MHF）：由矿物油油性添加剂和极压添加剂配制而成。（1）油基切削液油基切削液即切削油，它主要用于低速重切削加工和难加工材料的切削加工。目前使用的切削油有以下几种：①矿物油：常用作为切削液的矿物油有全损耗系统用油、轻柴油和煤油等。它们具有良好的润滑性和一定的防锈性，但生物降解性差。②动植物油：常用作为切削液的动植物油有鲸鱼油、蓖麻油、棉子油、菜于油和豆油。它们具有优良的润滑性和生物降解性，但易氧化变质。③普通复合切削液：它是在矿物油中加人油性剂调配而成。它比单用矿物油性能好。④极压切削油：它是在矿物油中加入含硫、磷、氯、硼等极压添加剂、油溶性防锈剂和油性剂等调配而成的复合油。1、纯矿物油（L-MHA）：使用煤油、柴油等轻质油和L-AN7、L-AN10、L－AN15、L-AN22、L-AN32等全损耗系统油，其中轻质油主要用于铸铁件的切削及衍磨及研磨加工，有利于铁粉的沉降。纯矿物油成本低、稳定性好，对金属不腐蚀，使用周期长。在使用过程中，即使有少量切削油漏入齿轮箱、轴承和液压系统中或部分润滑油漏入切削油中，都不致影响机床的使用性能。但纯矿物油由于不含润滑添加剂、润滑效果较差，承载能力低，一般只适用于轻负荷切削及易切削钢材和有色金属的加工。对于要求低温流动性能好的切削油，可用聚烯烃等合成油，其凝点可达-30℃以下，但价格较贵。2、脂肪油（或油性添加剂）矿物油（L-MHB）脂肪油曾被广泛用作切削油，一般用于精车丝杆、滚齿、剃齿等精密切削加工，常用的有菜籽油、豆油、猪油等。脂肪油主要由脂肪酸甘油酯组成，对金属表面有强的吸附性能，具有良好的润滑性能，其缺点是易氧化变质，并在机床表面形成难于清洗的粘膜（即“黄袍”）。脂肪油也可按一定比例（质量分数，下同约10-30%）加入矿物油中，以提高矿物油的润滑效果，但由于脂肪油为食用油，货源较少，近年来已逐渐被油性添加剂所替代。如15%的JQ-1精密切削润滑剂85%矿油，摩擦系数可达到菜籽油的水平，用于精车丝杆、插齿、刨齿、拉削等均获得良好效果。3、由矿油加非活性极压添加剂组成。所谓非活性极压切削油是指切削油在100℃、3小时的腐蚀试验中，铜片腐蚀在2级以下（中等程度均匀变色）。氯化石蜡、磷酸酯、硫化脂肪油等属非活性极压添加剂。这类切削油的极压润滑性好，对有色金属不腐蚀，使用方便，被广泛用于多种切削加工。4、活性极压切削油（L-MHD）由矿物油和反应性强的硫系极压添加剂配制而成。这类切削油对铜片的腐蚀为3-4级，对有色金属有严重腐蚀。它有良好的抗烧结性能和极压润滑性，可以提高高温和高压条件下刀具使用寿命，对刀具积屑瘤有强的控制能力，多用于容易啃刀的材料和难加工材料的切削。硫化切削油的行业标准是SH0364-92。5、复合切削油（L-MHE和L-MHF）由矿物油油性添加剂和极压添加剂配制而成。使用油性添加剂如高级脂肪酸、脂肪油等，能在金属表面产生物理吸附和化学吸附，形成一个分子膜吸附层，可降低切削时的摩擦阻力，但这类添加剂只有在较低的温度时才有效，当温度高于200℃时，极性化合物产生解吸和分解而失去润滑作用，这时需要由极压添加剂发挥作用。同时含有油性剂的硫、磷、氯极压添加剂的复合切削油，可以在很宽的温度范围内保持良好的润滑状态，适合于多工位切削及多种材料的切削加工。4、油基切削液性能特点油基切削液是使用最早的切削液品种。初期，主要采用动植物油来作为切削液，但动植物油易变质，使用周期短。随着石油炼制工业的发展，矿物润滑油占据了主导地拉，同时也使用矿物油和动植物油合成的复合油。现在油基切削液普遍采用含硫、氯的润滑添加剂，应用于重切削、拉削、螺纹和齿轮加工。油基切削液的润滑性能较好，冷却效果较差。水基切削液与油基切削液相比润滑性能相对较差，冷却效果较好。慢速切削要求切削液的润滑性要强，一般来说，切削速度低于30m/min时使用切削油。在高速切削时，多用水基切削液。油基切削液对防止机床和工件生锈的性能很好，且不易劣化，使用时的管理也较方便。而水溶性切削液去除切屑的性能很好，防止发生火灾的性能很好，作业环境清洁。总的来说，油基切削液的润滑性好些，水基切削液的冷却性好些。油基切削液在高温时易产生烟雾，易着火；水基切削液易生菌腐败，使用期短，容易生锈。5、切削油的质量检测有哪些项目切削油的主要质量控制指标有粘度、闪点、倾点、脂肪含量、硫含量、氯含量、铜片腐蚀、水分、机械杂质、四球试验等。关于测定方法可参考有关的试验方法标准，在此仅对部分项目给予简单说明。(1)脂肪含量：脂肪是切削油中的油性添加剂，是划分切削油类别的一个重要指标。脂肪在切削油中可起到降低摩擦系数、减少刀具磨损的作用(对防止后刀面的磨损尤为有效)。加有较多脂肪的切削油特别适合于有色金属加工以及切削量不大但产品精度及光洁度要求高的场合（如精车丝杠）。一般可用皂化值来大致判定其脂肪含量。切削油中脂肪含量过高或其质量控制不当，容易在机器上形成粘性物质造成机件运动不灵活，严重时会变成漆膜即所谓“穿黄袍”。(2)氯含量：切削油中氯主要来自含氯的极压剂。氯需要在较高含量（大于1％）时，方可显现出有效的极压作用。如果氯含量不足1％，可以认为它不是为了提高润滑性。一般含氯极压切削油其氯含量都在4％以上，最高时可达30％-40％。但出于职业卫生及环保方面的考虑，有些国家已对切削油中氯的最高含量做了规定，如日本的JIS规定氯含量不得超过15%。氯对不锈钢的加工以及在拉拔成型加工中都非常有效。其缺点是不够稳定，遇水或温度过高时会分解产生HCl引起腐蚀、生锈。(3)硫含量：切削油中硫来自两个方面。一个是加入的含硫极压剂，另一个是来自其他没有极压作用的含硫化合物，如基础油中原有的天然硫化物以及防锈剂、抗氧剂等。有效的硫只需很低含量（0.1％）即可产生明显的极压效果。含硫极压剂对抑制积屑瘤特别有效，但可惜现在还没有简单的方法能分别测出有极压性的硫和没有极压性的硫。所以很难仅仅依据其硫含量(特别是硫含量不高时)判断其极压性如何。不过现在多数切削液制造厂家在其产品说明书中都标明加入的极压剂硫含量。(4)铜片腐蚀：测定的方法是铜片法。腐蚀活性的大小用级数表示，l一2级为低活性或非活性，3—4级为高活性。级数越大，腐蚀活性越强。铜对硫很敏感，用此法可以判断切削油中有没有含硫极压剂和极压剂的活性大小(注意：此法不能判断含硫剂的多少)。此项目也是划分切削油类别的一个重要指标。(5)四球试验：可测定最大无卡咬负荷。用此法可大致判断切削油的极压性，特别是用结合硫、氯含量及铜片腐蚀进行综合分析时，可以对其润滑性有更全面的了解。但应强调说明，四球试验所给出的极压性只是在标准条件下的评定结果，此结果与切削性能优劣并没有严格的对应关系。6、水基切削液的划分水基切削液分为三大类，即乳化液、合成切削液和半合成切削液。①乳化液：它由乳化油与水配置而成。乳化油主要是由矿物油（含量为50%～80%）、乳化剂、防锈剂、油性剂。极压剂和防腐剂等组成。稀释液不透明，呈乳白色。但由于其工作稳定性差，使用周期短，溶液不透明，很难观察工作时的切削状况，故使用量逐年减少。②合成切削液：它的浓缩液不含矿物油，由水溶性防锈剂、油性剂、极压剂、表面活性剂和消泡剂等组成。稀释液呈透明状或半透明状。主要优点是：使用寿命长；优良的冷却和清洗性能，适合高速切削；溶液透明，具有良好的可见性，特别适合数控机床、加工中心等现代加工设备上使用。但合成切削液容易洗刷掉机床滑动部件上的润滑油，造成滑动不灵活，润滑性能相对差些。③半合成切削液：也称微乳化切削液。它的浓缩液由少量矿物油（含量为5%～30%），油性剂、极压剂、防锈剂、表面活性剂和防腐剂等组成。稀释液油滴直径小于1μm，稀释液呈透明状或半透明状。它具备乳化液和合成切削液的优点，又弥补了两者的不足，是切削液发展的趋势。水基切削液分为乳化液、合成切削液和半合成切削液（微乳化液）三大类。分别为：①乳化液乳化液的浓缩液主要是由矿物油或合成油（含量为50%～80%）、乳化剂、防锈剂、油性剂、极压抗磨添加剂和防腐剂等组成。浓缩液使用时直接加水稀释即成乳化液，稀释液不透明呈乳白色。由于其工作稳定性差，使用周期短，溶液不透明，很难观察工作时的切削状况，故用量减少趋势。②合成切削液合成切削液的浓缩不含矿物油，由水溶性防锈剂、油性剂、极压抗磨添加剂、表面活性剂、防腐剂和消泡剂等多种添加剂组成。稀释液呈透明状或半透明状。它有优良的冷却和清洗性能，适合高速切削；溶液透明，具有良好的可见性，特别适合数控机床、加工中心等现代加工设备使用，使用寿命长。但合成切削液容易洗刷机床滑动部件上的润滑油，造成滑动不灵活，润滑性能相对较差。③半合成切削液半合成切削液也称微乳化切削液，它的浓缩液由少量矿物油或合成油（含量为5%～30%），油性剂、极压抗磨添加剂、防锈剂、表面活性剂、消泡剂和防腐剂等组成。稀释液油滴直径小于1μm，稀释液呈透明状或半透明状。它具备乳化液和合成切削液的优点，同时又弥补了两者的不足，是切削液的发展趋势。7、合成切削液的维护与管理合成切削液属于单相体系，没有乳化液的成分复杂，pH值也较乳化液高（一般9~9.5）而且合成也液中常含有硼酸盐、苯甲酸盐、亚硝酸盐等成分，这些成分都有一定的抗微生物分解的能力，所以合成液的使用寿命一般都较乳化液长，不易腐败变质。在使用合成切削液时主要应注意三个问题：一是要控制好使用浓度。在切削液使用一段时间后，由于水分蒸发及工件、切屑带走一部分切削液，在补充水时要按比例加入一定量的原液，最好定期作浓度检查，如浓度变化较大时，应适当调整加入的水量和原液量，使切削液保持在规定的浓度范围内使用；二是尽量避免在合成液中混入润滑油，由于合成液一般都含有较多的表面活性剂，混入润滑油后，油便被乳化，使合成液逐渐变为乳化液，影响其使用性能，也容易引起发臭变质；三是避免使用硬度多大的水。合成液中一般都含有脂肪酸皂作润滑剂，如水的硬度大时，水中的钙、镁离子与脂肪酸反应生成不溶性皂，使润滑性能下降，并影响清洗效果。所以对硬度大的水要进行软化处理后再进行配制，或在组分中加入抗硬水剂。在合成液中定期加入一定量的杀菌剂也可以延长换液的周期。使用合成切削液要特别重视机床和工件的防锈管理。使用的稀释水中若含有多量的氯化钠、硫酸盐，不仅易引起切削液的腐败，也会降低其防锈性能，所以稀释水应选用好的水质。切削液的防锈性与浓度有着密切关系，当防锈性降低时，一般采用的措施是补充原液以提高合成切削液的浓度。合成切削液不含油，水分蒸发或不能在金属表面留下一层油膜，其防锈性能比油基切削液和防锈乳化液差。工件在工序之间滞留，或气象条件骤变、空气湿度大等环境都易引起生锈，应考虑将工件浸入防锈水或涂上防锈油以防止锈蚀。机床的工作台面在下班前也应将水抹干净涂上防锈油。8、乳化液的维护与管理乳化液的维护保养比油基切削液复杂得多。当配制乳化液时，要先将水加满水箱，然后边搅拌边加入乳化油。要避免将水加入油中或用少量的水稀释乳化油，否则会得到油包水型乳化液，这类乳化液的黏度大，不适合一般的切削使用。配制乳化液所用的水十分重要，含各种矿物质和盐的硬水常会妨碍乳化过程。用硬水配制的乳化液常会迅速分层，析出大量的油和不容于水的皂，影响使用效果。另外，如水质太软，泡沫就有可能增多。所以配制乳化液时要预先了解水质的情况，如水质太硬必须经过预处理，可在水中加入质量分数为0.1％~0.3％的三聚磷酸钠便可起到降低水质硬度的作用。但加入三聚磷酸钠过多会导致细菌、霉菌的繁殖。所以如果当地的自来水硬度过大，最好使用去离子水。乳化液中含有的脂肪油和不饱和脂肪酸很容易被微生物侵蚀。乳化液中经常遇到的微生物有细菌、霉菌和藻类三类，这三类微生物对乳化液的稳定性有不利影响。许多乳化液都含有杀菌剂，但其添加量都受到油溶解度的限制。当配制成乳化液时，杀菌剂的浓度进一步降低，因而降低了它的杀菌作用。乳化液受到微生物的侵蚀后，乳化液中的不饱和脂肪酸等化合物被微生物所分解，破坏了乳化液的平衡，产生析油，析皂及酸值增大，引起乳化液腐败变质。观察乳化液的腐败现象如下过程。1、轻微的腐败臭气发生。2、乳化液由乳白色变成灰褐色。3、pH值，防锈性急剧下降。4、乳化液油水分离，生成深渣或油泥等物质，堵塞过滤网。5、切削、磨削性能下降。为了防止乳化液腐败，可以采取如下措施1、注入新液时，首先要把机床周围及供液系统内的切屑和油污等物质清除，并用杀菌剂消毒后才加入新液。不清洗干净就等于向新液中投放腐败的菌种。2、乳化液稀释要用自来水或软水，避免使用含大肠杆菌和无机盐多的地下水。切削液基础知识概述切削液是一种用在金属切、削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体切削液是金属切削加工的重要配套材料。18世纪中后期以来，切削液在各种金属加工领域中得到了广泛的应用。20世纪初，人们从原油中提炼出大量润滑油，发明了各种润滑油添加剂，真正拉开了现代切削液技术的历史序幕。一、切削液的组成及性能特点切削液的品种繁多，作用各异，分为油基切削液和水基切削液两大类。油基切削液也叫切削油，它主要用于低速重切削加工和难加工材料的切削加工。水基切削液分为3大类乳化切削液、微乳化切削液和合成切削液。二、切削液的作用使用切削液的主要目的是为减少切削能耗，及时带走切削区内产生的热量以降低切削温度、减少刀具与工件间的摩擦和磨损、提高刀具使用寿命，保证工件加工精度和表面质量，提高加工效率，达到最佳经济效果。切削液在加工过程中的这些效果主要来源于其润滑作用、冷却作用、清洗作用和防锈作用。此外，因为切削液是油脂化学制品，直接与操作人员、工件和机床相接触，对其安全性和腐蚀性也必须有一定的要求。三、切削液的发展趋势众所周知，切削液具有润滑、冷却、清洗及防锈等作用，对提高切削加工质量和效率、减少刀具磨损等均有显著效果。近十多年来，我国的切削液技术发展很快，切削液新品种不断出现，性能也不断改进和完善，特别是20世纪70年代末生产的水基合成切削液和近几年发展起来的半合成切削液(微乳化切削液)在生产中的推广和应用，为机械加工向节能、减少环境污染、降低工业生产成本方向发展开辟了新路径。四、切削液的选用切削液都是按照油基切削液和水基切削液来选用的。总体上看，在加工质量和刀具寿命方面，油基切削液比水基切削液要优越，尽管随被加工材料、加工方法、加工条件的不同其优劣程度会有所差异。所以，水基切削液应该用于存在着比加工质量和刀具寿命更优先的场合。五、其他切削液1）膏状及固体润滑剂在攻螺纹时，常在刀具或工件上涂上一些膏状或固体润滑剂。膏状润滑剂主要是含极压添加剂的润滑脂。固体润滑剂主要是二硫化钼蜡笔、石墨、硬脂酸皂、蜡等。用二硫化钼蜡笔涂在砂轮、砂盘、带、丝锥、锯带或圆锯片上，能起到润滑作用并降低工件表面的粗糙度，延长砂轮和刀具的使用寿命，减少毛刺或金属的熔焊。2）气体冷却剂空气是最常用的气体冷却剂，干切削时就有常压的空气存在，起到一定的冷却作用，但冷却效果极差。为了提高气体的冷却效果，可以把空气压缩，使气体以较快的流速吹到切削区，带走切削热，并把切屑吹走，但必须采取防护措施。采用二氧化碳和氮气等惰性气体，其沸点低于室温，经压缩后喷到切削区域，起到蒸发作用。采用惰性气体的优点是冷却性能好，可延长刀具使用寿命，并且透明，可看清加工情况，清除油烟，不会污染工件、切屑和机床润滑剂，但成本相对较高。蓝德切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍而成，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点，克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的毛病。油基切削液的分类和组成油基切削液主要由基础油、油性添加剂、极压添加剂、防锈剂、抗氧剂、消泡剂和降凝剂等组成。油基切削液是以矿物油为主要成分，根据加工工艺和加工材料的不同，可以用纯矿物油，也可以加入各类油性添加剂和极压添加剂，以提高其润滑效果。（1）纯矿物油：使用煤油、柴油等轻质油料和全损耗系统用油等低黏度润滑油，其中轻质油主要用于铸铁件的切削和珩磨及研磨加工，有利于铁粉和砂轮灰的沉降。纯矿物油成本低、稳定性好，对金属不腐蚀，使用周期长。在使用过程中，即使有少量的切削油漏入齿轮箱、轴承和液压系统中或部分润滑油漏入切削油中，也不致影响机床性能。但纯矿物油由于不含润滑添加剂、润滑效果差，承载能力低，一般只适用于轻负荷切削及易切削钢材和有色金属的加工。对于要求低温流动性好的切削油，可用聚烯烃等合成油，其凝点可达零下三十摄氏度，但价格较贵。（2）脂肪油（或油性添加剂）＋矿物油：脂肪油曾被广泛用作切削油，一般用作精车丝杆、滚齿、剃齿等精密切削加工，长用的有菜籽油、豆油、猪油等。脂肪油主要由脂肪酸甘油酯组成，对金属表面有较强的吸附能力，具有良好的润滑性能，其缺点是易氧化变质，并在机床表面形成难以清洗的黏膜（即“黄袍”）。脂肪油也可按一定比例（约10%~30%）加入矿物油中，以提高矿物油的润滑效果。但由于脂肪油为食用油，货源较少，近年来逐渐被油性添加剂所代替。（3）非活性极压切削油：由矿物油加非活性极压添加剂组成。所谓非活性极压切削油是指切削油在100℃、3h的腐蚀试验中，铜片腐蚀在2级以下（中等程度均匀变色）。这类切削油的极压润滑性好，对有色金属不腐蚀，使用方便，被广泛用于多种切削加工工艺。（4）活性极压切削油：由矿物油和反应性强的硫系极压添加剂配制而成。这类切削油对铜片的腐蚀为3~4级，对有色金属有严重腐蚀。他有良好的抗烧结性能和极压润滑性能，可提高高温和高压条件下刀具的使用寿命，对刀具积屑瘤有强的控制能力，多用于容易啃刀的材料和难加工材料的切削。（5）复合切削油：由矿物油＋油性添加剂和极压添加剂配制而成。使用油性添加剂如高级脂肪酸、脂肪油等，能在金属表面产生物理吸附和化学吸附，形成一个分子膜吸附层，可降低切削时的摩擦阻力，但这类天加剂只有在较低的温度时才有效，当温度高于200℃时，极性化合物产生解吸和分解而失去润滑作用。同时含有油性剂和硫、磷、氯极压添加剂的复合切削油，可以在很宽的温度范围内保持良好的润滑状态，适用于多工位切削及多种材料的切削加工。油基切削液和水基切削液的区别油基切削液和水基切削液的区别表现在四个方面：加工性能上的区别、理化性能上的区别、环卫性能上的区别、经济性上的区别。1、加工性能上的区别油基切削液与水基切削液之间的差别是显著的。总体说来，油基切削液在加工质量方面较好，而在加工效率方面较差。这是因为油基切削液的润滑性较好，适合于精密加工。但在高强度切削加工（高速、大进给切削）中，因切削温度较高，油基切削液容易冒烟，甚至有着火的危险，而水基切削液不会发生类似问题。所以，油基切削液不适合高速切削和强力切削。刀具寿命与切削液组成成份关系密切。一般说来，油基切削液对刀具磨损较小，但若含有某些活性剂，亦有加速刀具磨损的倾向。2、理化性能上的区别水基切削液只有冷却性能和清洗性能两项较好，其余各项都是油基切削液较好。这是因为水的比热容和热导率都远远高于油。水基切削液一般含有较多的表面活性剂，洗涤能力强，容易将切屑和污物带走。但是这类切削液易产生泡沫，需加抗泡性。油基切削液的起泡倾向小，一般情况下不需要添加抗泡性。工件被加工后，水基切削液在其表面上会留下很薄的残留附着层，对钢铁类材料有一定的防锈能力，但是在有氧和水（或水蒸气同时存在的环境中可能产生电化学腐蚀；而油基切削液的残留吸附层较厚而致密，其中的油性物质的分子吸附膜能有效地隔绝氧和水蒸气，因此防锈能力较好。就腐蚀性而言，一般说来，油基切削液较轻微，但如果含有活性添加剂，对铜、铝及其合金还是有一定的腐蚀性。水基切削液一般为多相体系，尤其是乳化切削液和微乳化切削液稳定性较差，在使用过程中受有效成分消耗和杂质的影响容易产生相分离，导致分层、漂浮、沉淀等问题，在微生物作用下容易发生腐败变质，因此，管理起来比较难。如果不加管理或管理不善，其使用寿命较短。水基切削液如果混入机床液压系统或润滑系统，将引起液压油或润滑油变质；而油基切削液与其他油品的相容性较好。水基切削液的ph值一般在8到10，碱性较大者有时会损伤机床油漆。此外，水基切削液含有的化学物质较多，并且油水混杂，其废液要达到排放标准有很多处理项目；而油基切削液的成分以碳氢化合物为主，可回收再利用的比例较大，处理起来也比较简单。3、环卫性能上的区别切削液的环卫性格包括对皮肤与呼吸道的刺激、烟雾与起火危险性以及对作业环境的污染等方面。一般说来，油基切削液，尤其是粘度、闪点较低的油基切削液，对皮肤和呼吸道刺激性较强，在切削温度较高时容易产生烟雾，甚至有起火危险。此外，油基切削液一旦溅落到机床周围地面上，不易清洁。但是，含有表面活性剂较多的微乳化切削液、碱性过强或者亚硝酸盐以及某些防腐杀菌剂含量过多的水基切削液也可能引起皮肤…呼吸道疾病。4、经济性上的区别一般说来，油基切削液与质量好的乳化油价格接近，但油基切削液直接使用原液，而乳化油以及其他类型的水基切削液原液要用水稀释15到20倍左右后再使用。因此，油基切削液的一次性购入成本高，而购入后的管理费用和废液处理费用较水基切削液低。切削液的选择原则尽管合理选用切削液是一件很复杂的事情，但在实际操作中，仍然可以遵循一定的原则对切削液进行合理选择。切削加工的多样性导致切削液选择的复杂性，切削液的选择原则较多，大致可归纳为如下几条，供使用者合理选择切削液作参考。1）能延长刀具寿命这是大多数情况下切削液应具有的重要功能。切削液通过降低刀尖温度以延长刀具寿命。在正常切削速度范围内，使用高速钢刀具是通过化学作用生成润滑膜来减轻摩擦、降低温度的。对硬质合金钢刀具，选择切削液应注意通过热传递（冷却作用）来降低刀尖温度。2）能改善工件表面光洁度在低速加工中（如攻丝）采用具有化学活性的切削液可减少切削瘤，从而改善加工件的表面光洁度。对给定刀具寿命，可提高切削液的冷却能力获得更佳的光洁度。3）易清除切屑清除切屑是切削液的一项重要性能。如在钻孔中，需用切削液及时将切屑排出孔外。切削液的密度和流速对清除切屑有重要影响。具有较大密度及较高流速工作的切削液可表现出良好的排屑性能，因较重的液体在高流速下可传递更多的功能以达到清除切屑的目的。通常水基切削液较油基切削液的密度大，具有更好的排屑性能。尽管空气密度很小，但易产生高速，因而常用于陶瓷刀具及一些硬质台金刀具的干切削加工也十分有效。4）浅色、低挥发性、低气味工厂中的操作人员都喜欢拥有一个良好的工作环境，因而不喜欢使用对皮肤有刺激性、易产生油雾、易弄脏衣服的切削液。一般而言，大多数操作者宁愿使用水基切削液而不愿用油基切削液，也喜欢用清亮、色浅的油而不愿用深色油。5）具有润滑性和抑制腐蚀的能力选择切削液时还应考虑的两个因素是润滑性和抑制腐蚀的能力。就流体润滑而言，当加工件需依靠切削液润滑时，其润滑作用变得非常重要。切削油相对于水基液而言具有更好的润滑性，使用水基液应具有良好的抗腐蚀性能，某些添加剂应能在加工件表面和刀具上形成保护膜，隔离空气中的氧气起到防锈作用。在某些场合下，因防锈剂及减摩剂的失效需定期更换切削液。以上为选择切削液的几条基本原则。具体而言，针对不同切削速度、加工工序，工件加工性能及刀具形状与材质，对切削液的选择是不同的。油基切削液与水基切削液的选用原则油基切削液的润滑性能较好，冷却效果较差。水基切削液与油基切削液相比，润滑性能相对较差，冷却效果较好。选用油基切削液与水基切削液要遵循什么原则呢？1、追求加工质量和刀具寿命的场合选用油基切削液。比如，拉削加工、齿轮加工、螺纹加工、精密孔加工等。这些大都是中、低切削速度的精密成形加工工序，对表面质量和刀具寿命的要求一般较高，油基切削液的润滑性较好，抑制积屑瘤和鳞刺的效果显著，防止刀具粘结磨损的能力较强，容易获得较好的已加工表面质量和较长的刀具寿命。2、追求加工效率的场合选用水基切削液。在高速切削时，切削区产生的热量大，由此导致的高温将加速加具的磨损失效以及工件热损伤和热变形。高速切削一般不产生积屑瘤和鳞刺，对切削液的润滑性寄予的期望不像中、低速加工时那样大；同时，因为切削温度越高，油基切削液越容易产生冒烟、起火等环境卫生和安全方面的问题，故多用冷却性能好的水基切削液。3、精加工选用油基切削液，粗加工选用水基切削液。4、以下情形选用油基切削液：