【正文】 。 ? ① 水溶液 水溶液主要成分是水，最簡單的是在水中加入一定防銹添加劑，為了具有一定的潤滑性能，可加入一定量表面活性物質(zhì)和油性添加劑。這樣就使水溶液既有良好冷卻性，又有一定潤滑性，同時又透明，操作者便于觀察，某些情況下可代替乳化液，多用于磨削，也可用于切削。 ? ② 乳化液 乳化液是乳化油用水稀釋而成。乳化油是由礦物油、乳化劑及添加劑配成，用 95~98%水稀釋成乳白色的或半透明的乳化液。它有良好的冷卻作用，但潤滑、防銹性能較差，可再加入一定量的油性、極壓添加劑和防銹添加劑，配成極壓乳化液和防銹乳化液。前者適用于極壓邊界摩擦，可代替植物油，后者適用于防銹性能要求較高的加工。 ? ③ 切削油 主要成分是礦物油。常用的有 30 機械油和輕柴油、煤油等，但不適用于邊界潤滑，邊界潤滑需要加入油性、極壓添加劑。 ? 也有少數(shù)采用動植物油，如豆油、菜油、棉子油、蓖麻油、豬油等。 ? 復(fù)合油是將植物油或動物油脂與礦物油混合制成。它們在邊界潤滑狀態(tài)下具有良好的潤滑作用，適用于低速精加工。但它們是食用油，又容易變質(zhì)，故最好不用或少用，由含硫、氯等極壓添加劑的礦物油代用。 ? 常用的切削液配方可參考 《 機械工程手冊 》 第 46篇。 ? 此外，也有采用固體潤滑劑的，如二硫化鉬，其摩擦系數(shù)很小，有很高的抗壓能力和附著能力，不與酸堿起作用，溫度穩(wěn)定性好， 40℃ 左右才開始分解。將二硫化鉬與硬脂酸及石臘做成臘筆，涂于刀具表面，或混合在水中或油中，涂抹在刀具表面，可提高刀具耐用度和加工表面光潔度。如對鋼件30CrMnSiA攻絲，效果顯著 ? 2）切削液的合理選用 ? 切削液應(yīng)根據(jù)工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求的具體情況選用，否則不能取得應(yīng)有的效果。 ? 高速鋼刀具耐熱性差，故應(yīng)采用切削液。粗加工時，金屬切除量多，產(chǎn)生熱量大，刀具容易磨損。使用切削液的主要目的為降低切削溫度，可選用以冷卻為主的切削液，如 3~5%乳化液或水溶液。精加工時主要改善加工表面質(zhì)量，應(yīng)選用潤滑性好的極壓切削油或高濃度極壓乳化液。 ? 硬質(zhì)合金刀具由于耐熱性好，一般不用切削液，必要時也可采用低濃度乳化液或水溶液 ,但必須連續(xù)，充分地供應(yīng)，否則高溫下刀片冷熱不勻，容易產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋。 ? 從加工材料考慮，切削鋼料等塑性材料，需用切削液。切削鑄鐵等脆性材料，則一般可不用切削液，因為作用不如切鋼時明顯，且容易搞臟工作地。對于高強度鋼、高溫合金等難加工材料，對切削液的冷卻、潤滑等方面，均有較高要求。這類材料的切削加工均處于極壓潤滑摩擦狀態(tài)，故應(yīng)選用極壓切削油或極壓乳化液，有時還需專門配制特殊的切削液以適應(yīng)其切削要求。對于銅、鋁及鋁合金，為了得到較高表面質(zhì)量和精度，可采用 10~20%乳化液、煤油或煤油與礦物油的混合。但要注意硫會腐蝕銅，故切銅時不用含硫的切削液。鋁的強度低，如果極壓添加劑與金屬形成的化合物強度超過金屬本身，這種切削液將帶來相反效果，故切鋁時也不宜用硫化切削油。 ? 再從加工方法考慮，鉆孔、攻絲、鉸孔和位削等，其排屑方式為半封閉狀態(tài)，導(dǎo)向部分或校正部分與已加工表面的摩擦也嚴(yán)重，對硬度高、強度大、韌性大、冷硬嚴(yán)重的難切削材料尤為突出，宜用乳化液、極壓乳化液和極壓切削油。成形刀具、螺紋和齒輪刀具要求保持形狀、尺寸精度，且其加工成本高，刃磨復(fù)雜，要求較高耐用度，也應(yīng)采用潤滑性較好的極壓切削油或高濃度極壓切削液。磨削加工溫度很高，且細(xì)小磨屑會破壞工件表面質(zhì)量，要求切削液具有較好冷卻性能和清洗性能，常用半透明或透明的水溶液和普通乳化液。磨削不銹鋼、高溫合金則宜用潤滑性能較好的水溶液和極壓乳化液。 ? 常用的切削液選用參考表 18 表 18 切 削 液 選 用 推 薦 表 ? （ 4）切削液的使用方法 ? 常見的切削液使用方法有澆注法、高壓冷卻法和噴霧冷卻法： ? 1）澆注法（圖 158） ? 澆注法使用方便，應(yīng)用廣泛，但流量慢、壓力低，較難直接進(jìn)入刀刃最高溫度處，故效果較差。使用時應(yīng)使切削液盡量接近切削區(qū)。 ：切削液噴注于副后刀面能有效地降低刀具中受到過熱嚴(yán)重影響的體積的溫度。筱崎的試驗表明：切削液從刀 —屑接觸界面的側(cè)面供給，能提高加工表面質(zhì)量。 側(cè)面浸入是依靠毛細(xì)管現(xiàn)象和刀屑間相對振動所產(chǎn)生的泵吸作用。另外當(dāng)用不同刀具切削時，最好能根據(jù)刀具的形狀和切削刃的數(shù)目，相應(yīng)地改變澆注口的形式和數(shù)目。澆注切削液的流量在車、銑時約為 ~ l/s (10~20 l/ min)。 圖 157澆注法冷卻示意圖 ? 2）高壓冷卻法 ? 深孔加工時，利用高壓的切削液，可以直接接近切削區(qū)起冷卻、潤滑作用，并將碎斷的切屑隨液流帶出孔外。工作壓力約為 ~ ( 10~100kgf/cm2)，流量約為~(50~150 l/ min)。 ? 高壓冷卻法還可用于高速鋼車刀進(jìn)行難切削材料的車削，可顯著提高刀具耐用度。一般以 ~ ( 15~20kgf/cm2)的高壓從 ~液從后刀面噴射到與工件間的接觸區(qū)。切削液可用一般乳化液也可用切削油，流量為 ~(~1 l/ min)由于切削液的高速流動，改善了滲透性，易于達(dá)到切削區(qū)，提高了冷卻效果。缺點是飛濺嚴(yán)重，需加護(hù)罩。 ? 圖 159噴霧冷卻示意圖 ? 3）噴霧冷卻法 ? 噴霧冷卻法是以壓力為 ~ (3~6kgf/cm2 )的壓縮空氣，借助噴霧器使切削液霧化，經(jīng)直徑 ~3mm的噴咀，高速噴射到切削區(qū)，見圖 159。高速氣流帶著霧化成細(xì)小液滴的切削液能滲透到切削區(qū)接觸面間。遇到灼熱的表面時，很快汽化，吸收大量熱量。 圖 158噴霧冷卻示意圖 刀具磨損與耐用度 刀具磨損形式及過程 刀具磨損的原因及本質(zhì) 切削用量與耐用度的關(guān)系 刀具破損 刀具磨損形式及過程 1. 刀具磨損形式 2. 刀具磨損過程 3. 刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 1. 刀具磨損形式 刀具磨鈍后往往會產(chǎn)生一些直覺的變化，例如已加工表面光潔面惡化或在工件上出現(xiàn)擠亮的表面；切屑的形狀和顏色發(fā)生變化；切削的聲音發(fā)生變化，產(chǎn)生一種沉重的感覺，甚至出現(xiàn)振動等等。在刀具上，切削刃鈍圓半徑增大，后刀面上出現(xiàn)磨損帶，前刀面上可能出現(xiàn)月牙狀的凹坑。刀具磨損的一般形態(tài)如圖160所示。 刀具的磨損形式有下面三種： （ 1）前刀面磨損（月牙洼磨損） 加工塑性金屬時，如果切削速度較高和切削厚度較大，切屑會逐漸在前刀面上磨出一個月牙狀的小凹坑（圖 161）。隨著切削時間的增加，月牙洼的深度逐漸增大，而寬度的變化較小。在前刀面磨損部位的中間處垂直切削刃作一法剖面，在這剖面內(nèi)月牙洼在不同切削時間的變化如圖 163所示。月牙洼的表示方法如圖 161中的 A—A剖面所示 圖 159刀具磨損的一般狀態(tài) 圖 160外圓車刀典型的磨損形式示意圖 ? 刀具材料：硬質(zhì)合金；工件材料：含硫易切鋼（ %C， %S）切削用量： υ=305m/min， f=， ap= ? 圖 163前刀面月牙洼的磨損過程 ? （ 2）后刀面磨損 ? 由于切削刃鈍圓半徑部位對加工表面的擠壓與摩擦，在切削刃下方會磨出一狹條后角等于零的棱面，這就是后刀面磨損。切削塑性金屬，如果切削厚度較小和切削速度低；或者切削脆性金屬，一般不產(chǎn)生月牙洼磨損。但在一般情況下都有后刀面磨損。后刀面磨損平均值以VB表示（圖 162），以 VBmax表示切削刃中部的最大磨損值。在刀尖部位 C區(qū)及切削刃靠近工件外表面的 N區(qū)，由于和周圍介質(zhì)（空氣或切削液）接觸與切削刃中間的 B區(qū)不同，氧化或與切削液中活潑元素的化學(xué)反應(yīng)比較嚴(yán)重，以及其他原因，往往使后刀面的磨損量大于VB或 VBmax，分別以 VC及 VN表示。 ? 由于在各類刀具上都有后刀面磨損，而且容易測量，故通常以它表示磨損的大小。但當(dāng)前刀面磨損較后刀面嚴(yán)重時，應(yīng)以月牙磨損量表示磨損的大小。 ? （ 3）前刀面和后刀面同時磨損 ? 這是一種兼有前兩種磨損的形式。切削塑性金屬時，經(jīng)常會發(fā)生這種磨損 2. 刀具磨損過程 ? 隨著切削時間的延長，刀具的磨損也逐漸增大。磨損的速度主要取決于刀具材料、工件材料與切削速度。圖 164中曲線 a是切削性能較好的刀具材料加工容易切削的工件材料，或者切削速度不太高、刀具磨損很緩慢時的磨損曲線。圖中曲線 C是耐熱性較差的刀具材料（例如高速鋼）以較高的切削速度切削黑色金屬，或者切削速度很高刀具很快磨損的磨損曲線。如果刀具材料是高速鋼，而切削區(qū)的平均溫度超過了高速鋼的允許溫度（一般在 600~700℃ 左右），則刀具切削區(qū)的硬度很快下降，使刀具在短時間內(nèi)就已磨損。 ? 圖中 b是典型的磨損曲線，常見于一般切削情況中。這條曲線可劃分為三個階段： ? （ 1）初期磨損階段（ OH段）這一階段磨損速度較快，達(dá)到不大的值（通常 VB=~）后即穩(wěn)定下來。 ? （ 2）正常磨損階段（ HI段）這一階段磨損速度較慢， VB隨切削時間的延長而均勻增加。對粗加工刀具，常充分利用這一階段。 ? （ 3）劇烈磨損階段（ IJ段）當(dāng)正常磨損達(dá)到一定限度后，磨損速度有時會突然加快。在這種情況下，應(yīng)在 VB到達(dá) I點前就終止切削，取下重磨。在正常的切削速度下用硬質(zhì)合金切削灰鑄鐵，當(dāng) VB相當(dāng)大時，可能也不出現(xiàn)這一階段。這時 VB也不應(yīng)過大，以免造成重磨困難。 圖 161后刀面磨損 圖 162前刀面月牙洼的磨損過程 圖 163 幾種類型的磨損曲線 3. 刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn) ? 刀具磨損到一定程度應(yīng)該取下重磨，一般以后刀面磨損值VB達(dá)到一定數(shù)值作為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。粗加工時，一般將磨鈍標(biāo)準(zhǔn)定在正常磨損階段的后期臨近劇烈磨損階段以前。隨著后刀面磨損值的加大，切削力將增大，尤以走刀抗力 Fx與吃刀抗力 Fy增大得更為顯著（見切削力一章），所以當(dāng)機床 ——刀具 ——工件系統(tǒng)剛度差時，刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)減小。 ? 刀具磨損后將惡化加工零件的表層質(zhì)量，降低尺寸精度，故半精加工與精加工的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)一般低于粗加工的，并且應(yīng)根據(jù)零件表層質(zhì)量及精度的要求確定。對表層質(zhì)量要求嚴(yán)格（特別是防止出現(xiàn)過大的殘余拉應(yīng)力或避免在表層出現(xiàn)微裂紋等缺陷）的重要零件，對后刀面的磨損量應(yīng)該嚴(yán)格控制。表 19是硬質(zhì)合金車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)參考值。 表 110 硬 質(zhì) 合 金 車 刀 的 磨 鈍 標(biāo) 準(zhǔn) 刀具磨損的原因及本質(zhì) 1. 粘結(jié)磨損 2. 擴散磨損 3. 磨料磨損 4. 其它類型的磨損 5. 磨損原因綜述 1. 粘結(jié)磨損 ? 粘附是金屬切削中的一個普遍現(xiàn)象。當(dāng)切屑流出時，切削、切屑底層粘附在前刀面上，迫使較軟的一方 ——切屑底層內(nèi)部發(fā)生很大的剪切變形。刀具材料的硬度總是超過切屑的硬度。但連續(xù)不斷流出的切屑始終作用在一塊不大的刀具表面上，粘附層周期性地局部破壞，導(dǎo)致了刀具表層材料內(nèi)的交變應(yīng)力，使粘附的刀具表層內(nèi)也會發(fā)生塑性變形。 ? 當(dāng)塑性變形進(jìn)一步加大，粘結(jié)點處刀具材料會產(chǎn)生破裂，使刀具前刀面上出現(xiàn)凸坑。 ? 粘結(jié)磨損速度與下列因素有關(guān)； ? （ 1）刀具材料與工件材料粘結(jié)的牢固程度，粘結(jié)截止牢越易磨損。 ? （ 2）刀具材料表層的微觀強度，如微裂紋、空隙、雜質(zhì)、殘余應(yīng)力等等。顯然，隨著表層缺陷的增多，粘蝕磨損也隨之增加。 ? （ 3）刀具材料與工件材料的硬度比 假如刀具材料與工件材料都不變化，僅改變切削速度，則刀具材料與工件材料的硬度都隨之變化。假如切削速度的變化使工件材料的硬度下降而硬質(zhì)合金的硬度基本沒有下降，則粘蝕磨損會減少。 圖 164硬質(zhì)合金 YG8在磨損的 WC晶 2. 擴散磨損 ? 擴散磨損是在更高溫度下產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。 ? 當(dāng)溫度足夠高時，相互間有親和作用的元素原子從濃度高處向濃度低處遷移，這種現(xiàn)象稱為擴散。例如高速切削時，硬質(zhì)合金中的 C、 W、 Co向鋼中擴散，而鋼中的 Fe 向硬質(zhì)合金中擴散。圖 166是 YT15硬質(zhì)合金刀具切削 40鋼時前刀面接觸區(qū)斜切面的照片，在硬質(zhì)合金與切屑之間可以看到一層黑色的富碳層，還可以看到一些刀具的碳化物晶粒已嵌在富碳層中間。 ? 刀具的擴散磨損除了刀具材料的組成元素在高溫作用下直接擴散到工件材料中去以外，還會由于相互擴散使刀具表層的強度下降，使碳化物晶粒從刀具基體中被切屑帶走，從而加劇了粘蝕磨損。因此擴散磨損往往同粘結(jié)磨損一起發(fā)生。 ? 切削用量： υ=260m/min， f=， ap=1mm；與前成面傾斜 5~6o；放大倍數(shù)：1140 ? 圖 166 WC—TiC—Co硬質(zhì)合金車刀切鋼時前刀面接觸區(qū)的斜切面 ? 擴散磨損的速度與下列因素有關(guān)： ? （ 1）刀具與工件兩種材料之間是否容易起化學(xué)反應(yīng) 不同材料之間有不同的化學(xué)親和性，有的材料之間在相當(dāng)高的溫度下會發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，例如 WC與碳鋼之間。在相同的條件下，有的則不發(fā)生反應(yīng)，例如 Al2O3與碳鋼之間。有的則發(fā)生輕微反應(yīng)，例如 TiC與碳鋼之間。這個靜態(tài)時所做的試驗與切削時刀具的磨損規(guī)律基本上是一致的。也就是：切削碳鋼時在相同的條件下， WC—Co硬質(zhì)合金刀具的磨損最快， Al2O3陶瓷刀具磨損最慢，而 WC—TiC—Co硬質(zhì)合金刀具介于二者之間