切削液知识
切削液是什么?
切削液（cutting fluid, coolant）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。
切削液由多种******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、防锈效果差的的毛病，对车床漆也无不良影响，适用于黑色金属的切削及磨加工，属当前***领先的磨削产品。
切削液各项指标均优于皂化油，它具有良好的冷却、清洗、防锈等特点，并且具备******、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点。工作液使用周期比皂化油两倍。 日常使用浓度为10%，即10公斤产品加90公斤普通自来水混合使用。与传统防锈乳化油的使用方法相同。根据使用的条件不同，使用浓度可在15%-20%；粗加工浓度低些，使用浓度可在5%-10%。
众所周知，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******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。 F•W•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。
切削液可分为油基切削液、半合成切削液和合成切削液。
切削液的主要特点
1.易稀释、耐用，在规定的浓度下使用，稀释液的寿命在１年以上。
2.防锈性能好，且有除锈功能。
3.冷却性能好，刀具更耐用。
4.稀释液透明或半透明，使用过程中，机床台面无油腻感，加工能见度高。
5.产品洁净、环保、不发臭，给操作人员以更洁净的工作环境，对机床油漆和密封部件无腐蚀和溶胀作用。
6.******无味，对皮肤无不良反应。
金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用，可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能。 在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒－工件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮耐用度以及工件表面质量。
1.冷却作用:切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具（或砂轮）、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷却性能和其导热系数、比热、汽化热以及粘度（或流动性）有关。水的导热系数和比热均高于油，因此水的冷却性能要优于油。
2.清洗作用:在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上，同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上，把它从界面上分离，随切削液带走，保持切削液清洁。
3.防锈作用:在金属切削过程中，工件要与环境介质及切削液组分分解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀，与切削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。此外，在工件加工后或工序之间流转过程中暂时存放时，也要求切削液有一定的防锈能力，防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀性物质对金属产生侵蚀。特别是在我国南方地区潮湿多雨季节，更应注意工序间防锈措施。
4.其它作用:除了以上4种作用外，所使用的切削液应具备良好的稳定性，在贮存和使用中不产生沉淀或分层、析油、析皂和老化等现象。对******和霉菌有一定抵抗能力，不易长霉及生物降解而导致发臭、变质。不损坏涂漆零件，对人体无危害，无刺激性气味。在使用过程中无烟、雾或少烟雾。便于回收，低污染，排放的废液处理简便，经处理后能达到国家规定的工业污水排放标准等。
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。
含有极压添加剂的切削油，不论对任何材料的切削加工，当切削速度不超过60m/min时都是有效的。在高速切削时，由于发热量大，油基切削液的传热效果差，会使切削区的温度过高，导致切削油产生烟雾、起火等现象，并且由于工件温度过高产生热变形，影响工件加工精度，故多用水基切削液。
乳化液把油的润滑性和防锈性与水的极好冷却性结合起来，同时具备较好的润滑冷却性，因而对于大量热生成的高速低压力的金属切削加工很有效。与油基切削液相比，乳化液的优点在于较大的散热性，清洗性，用水稀释使用而带来的经济性以及有利于操作者的卫生和安全而使他们乐于使用。实际上除特别难加工的材料外，乳化液几乎可以用于所有的轻、中等负荷的切削加工及大部分重负荷加工，乳化液还可用于除螺纹磨削、槽沟麻削等复杂磨削外的所有磨削加工，乳化液的缺点是空易使******、霉菌繁殖，使乳化液中的有效成分产生化学分解而发臭、变质，所以一般都应加入毒性小的有机******剂。
化学合成切削液的优点在于经济、散热快、清洗性强和极好的工件可见性，易于控制加工尺寸，其稳定性和抗*能力比乳化液强。润滑性欠佳，这将引起机床活动部件的粘着和磨损，而且，化学合成留下的粘稠状残留物会影响机器零件的运动，还会使这些零件的重叠面产生锈蚀。
一般在下列的情况下应选用水基切削液：
1.对油基切削液潜在发生火灾危险的场所；
2.高速和大进给量的切削，使切削区超于高温，冒烟激烈，有火灾危险的场合。
3.从前后工序的流程上考虑，要求使用水基切削液的场合。
4.希望减轻由于油的飞溅护油雾和扩散而引起机床周围污染和肮脏，从而保持操作环境清洁的场合。
5.一些易加工材料护工件表面质量要求不高的切削加工，采用一般水基切削液已能满足使用要求，可大幅度降低切削液成本的场合。
一般在下列的情况下应选用油基切削液：
1.当刀具的耐用度对切削的经济性占有较大比重时(如刀具价格昂贵，刃磨刀具困难，装卸辅助时间长等)。
2.机床精密度高，******不允许有水混入(以免造成腐蚀)的场合。
3.机床润滑系统和冷却系统容易串通的场合以及不具备废液处理设备和条件的场合。
工具钢刀具
其耐热温度约在200-300℃之间，只能适用于一般材料的切削，在高温下会失去硬度。由于这种刀具耐热性能差，要求冷却液的冷却效果要好，一般采用乳化液为宜。
高速钢刀具
这种材料是以铬、镍、钨、钼、钒(有的还含有铝)为基础的高级合金钢，它们的耐热性明显地比工具钢高，允许的******温度可达600℃。与其他耐高温的金属和陶瓷材料相比，高速钢有一系列优点，特别是它有较高的坚韧，适合于几何形状复杂的工件和连续的切削加工，而且高速钢具有良好的可加工性和价格上容易被接受。使用高速钢刀具进行低速和中速切削上，建议采用油基切削液或乳化液。在高速切削时，由于发热量大，以采用水基切削液为宜。若使用油基切削液会产生较多油雾，污染环境，而且容易造成工件******，加工质量下降，刀具磨损增大。
硬质合金刀具
用于切削刀具的硬质合金是由碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)和5-10%的钴组成，它的硬度大大超过高速钢，******允许工作温度可达1000℃，具有优良的耐磨性能，在加工钢铁材料时，可减少切屑间的粘结现象。在选用切削液时，要考虑硬质合金对骤热的敏感性，尽可能使刀具均匀受热，否则会导致崩刃。在加工一般的材料时，经常采用干切削，但在干切削时，工件温升较高，使工件易产生热变形，影响工件加工精度，而且在没有润滑剂的条件下进行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨损也加快。硬质合金刀具价格较贵，所以从经济方面考虑，干切削也是不合算的。在选用切削液时，一般油基切削液的热传导性能较差，使刀具产生骤冷的危险性要比水基切削液小，所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。在使用冷却液进行切削时，要注意均匀地冷却刀具，在开始切削之前，******预先用切削液冷却刀具。对于高速切削，要用大流量切削液喷淋切削区，以免造成刀具受热不均匀而产生崩刃，亦可减少由于温度过高产生蒸发而形成的油烟污染。
陶瓷刀具
采用氧化铝、金属和碳化物在高温下烧结而成，这种材料的高温耐磨性比硬质合金还要好，一般采用干切削，但考虑到均匀的冷却和避免温度过高，也常使用水基切削液。
金刚石刀具
具有极高的硬度，一般使用于切削。为避免温度过高，也象陶瓷材料一样，许多情况下采用水基切削液。
切削液要满足冷却、润滑、清洗、防锈四个目的，因此从这四方面着手。
切削液的维护工作主要包括以下几项：
1 ．确保液体循环路线的畅通
及时排除循环路线的金属屑、金属粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂轮屑，以免造成堵塞。
2 ．抑菌
切削液 ( 特别是乳液 ) 抑菌生长的重要性是人所共知的。可采用定期投入******剂和用超微过滤等手段抑制******的繁殖。
3 ．切削液的净化
污染切削液的物质主要是金属粉末和砂砾细粉、飘浮油和游离水、微生物和繁殖物，特别是毛霉目******。
切削液内所含的固体粉末来源于加工件和刀具。这类固体不但易堵塞管路并有以下危害：
(1) 悬浮于冷却液内的粒子损坏泵的密封，增大刀具磨损，损害人的皮肤 ，影响加工质量；
(2) 固体沉淀在油池底部，与有机物聚结，形成一层有大量气孔的沉淀层，为微生物繁殖提供了有利条件，而霉菌的细丝更稳定了沉淀的固体；
(3) 切削液中的金属粉末具有很高的化学活性，可使切削液中的某些成分失效。菌污染使切削液酸败分解，霉菌的繁殖产生粘稠物，导致管路和喷嘴堵塞。
飘浮油是指机床传动和液压系统用油因机床密封不严漏入切削液系统的油。飘浮油的危害是使切削液系统的某些材料膨胀变形，干扰了乳化液的乳化平衡，使乳化液失去稳定性。而且飘浮油常浮于乳液油表层，阻挡了乳化液和空气的接触，导致乳化液缺氧，使*********快速繁殖，加速乳化液的变质。
切削液被上述三类物质污染后，如采取分别去除污染的方法，手续十分繁琐。 近年来开发了超细过滤方法，可除去固、液和大部分菌类污染物。但被超细过滤的切削液只限于含油少的微乳液或合成液，其成分在低浓度时不会构成胶束或其它凝聚物。
许多人认为“管理”这个词似乎与使用切削液没有太大关系，只要把切削液浓缩液加上自来水搅拌均匀，加到机床水箱里不就行了吗，少了再加。
其实切削液的使用是机械行业润滑方面的一个重要组成部分，它在实际工作中的使用并不是这么简单，它也是有严格的使用规范和管理规程的。管理的好可以保持在使用过程中被加工工件质量的稳定，提高工作效率，降低生产成本，降低设备维护费用，降低排放费用。管理的不好就会使切削液使用性能降低，使用寿命大幅度缩短，产品废品率上升，从而增加无谓的生产成本。
下面我们就将在实际工作中关于切削液使用过程中应该特别注意的几点认识和体会总结如下:正确选择、严格配置、连续使用、 保持清洁、及时补充、定期观察。
1. 正确选择。
切削液使用******步是要正确的选择，主要根据以下几个方面：1：按工件材料性质选用。2：按加工要求不同选用。3：按机加工操作特性选用。4：按刀具材料选用。5：按机床种类选用。6：切削液的性能。7：经验。
简单概括就是根据实际加工对润滑和冷却的条件要求，结合切削液实际性能进行选择。切削液选择正确与否直接关系到产品加工质量和加工成本，加工质量较容易看到，而成本则往往不能为人们******认识。因为加工质量和购买成本是显性的而使用成本是隐性的。很多企业负责人在切削液（包括选择切削油）选择上往往容易走进两个误区：一是唯价格论，价格低是******位性能第二位；二是唯进口论，盲目崇洋不信国货。正确的选择应该是在保证加工质量的原则下选择综合成本低的产品，并且我们认为应尽量******国产产品。
2. 严格配制。
配制切削液主要注意两点：
一是注意水质。工厂一般都选用自来水或地下水，那么配制切削液******使用低硬度的自来水。以为是水就行，这个认识是错误的。通常对于切削液来说，配制切削液的水硬度越高，******和其他微生物繁殖的速度越快。另外，使用水的硬度太大，则会使切削液内的部分有效成份与水中的钙、镁等离子反应生成不溶性物质，从而降低切削液有效成份含量，特别是乳化液析皂严重，破坏乳化液的润滑性、防锈性、稳定性，严重降低使用性能。
二是必须严格按照比例配制。水基切削液在实际使用过程中，不同的加工形式对润滑和冷却的要求是不一样的。一般规律是切削负荷越大，润滑要求越高，则切削液配制浓度相对越大；加工速度越高则对冷却的要求要偏重一些，切削液配制浓度则相对低一些。一般情况下切削负荷的变化规律是：磨削＜车削＜铣削＜拉削，而加工速度则正好相反。针对不同的加工形式，切削液配制浓度是不一样的，必须保持在同一加工过程中切削液在使用浓度的相对稳定。
在实际操作中我们经常看到工人在配制切削液时随意性很大，工厂里有时会有这样的情况：机床使用乳化液，操作者看到水箱里切削液少了就加水，然后再加浓缩液，搅拌后如果觉得切削液不够白，就觉得水加多了，就再加浓缩液，如果看上去太浓了就再加水，一切以感觉为主，总是“水多了加面，面多了加水”，认为什么比例不比例，差不多就行，而这种感觉是完全靠不住的，它造成的结果是今天配制比例是1:20，明天也许就是1:30。这必定会对生产产生恶劣影响。
再有一种思想是为了降低成本和消耗而人为的增大切削液配制比例，降低使用浓度，认为配制切削液水加少了，加重成本负担，这是只顾眼前利益的非常错误的认识。配制比例低了，就会降低润滑性能，从而降低加工质量，刀具磨损加快，使工件废品率提高，配制比例过低还会严重降低防锈性能，加大工件和设备锈蚀的可能性。故严格按照比例配制切削液，并进行严格的浓度管理是非常重要的。
为了加强管理，所以******成立润滑站，配备检测仪器，由专人负责配制切削液。如不具备这种条件也可给操作者配备易于使用的专门容器，以利于掌握比例准确配制切削液。
3. 连续使用。
由于切削液使用环境是开放式的，以及一般的切削液组成成分******性能有限，所以就给外界******和微生物的侵入和繁殖创造了条件。由于切削液中的生长的******多数为厌氧型******，所以切削液长时间停机不用就会形成有利于******生长的缺氧环境。而连续使用则使空气中的氧气能充分与切削液接触，从而在一定程度上抑制了******的生长。故切削液使用“不怕动就怕静”。所以要求机床停机时间不要过长，应尽量控制3天以内。
如必须长时间停机，则一般采取以下三种办法：一是将切削液放出加入到其它使用配比相似的机床内；二是向切削液内定期加入专门******剂；三是定期开机对切削液循环，让切削液充分接触氧气，以利于延长切削液使用寿命。二、三结合使用效果更好。
4. 保持清洁。
虽然一般切削液产品都具有一定的******能力，但某些成分由于本身就是******和微生物的养分，所以在******能力不足的情况下，切削液的使用寿命是很有限的。各种杂物往往也是切削液*的根源。烟头、茶水、棉纱等杂物随意丢弃于水箱内，有的操作者还用棉纱沾切削液擦拭机床，更有甚者，甚至用扫地的扫帚扫完地后用它再清扫机床内的铁屑。这些做法对切削液的使用寿命的影响是相当大的。各种外界杂物一旦进入切削液水箱，它们将成为******和微生物生长和繁殖的载体和养分。将对切削液的使用寿命产生恶劣影响。所以必须严格控制不让外界异物混入及一旦混入就立即清理。在基本无外界异物混入的情况下，清理对象主要为加工过程中的各种切屑和磨屑。不及时清理，切屑和磨屑上的附着的灰尘、油污等物质会完全混入切削液中，而且切屑和磨屑进入水箱中沉淀后会在水箱中形成局部死角，从而有利于******和微生物的生长和粘泥的形成。从而影响切削液的使用质量和寿命。现在的许多高精度数控机床的切削液水箱与机床是一体化的，各种不同类型的切屑和磨屑一旦进入水箱内，将十分难于清理，为保持切削液的清洁，我们主要从提高机床的排屑和过滤性能着手。将各种切屑和磨屑阻挡于水箱之外。我们在使用切削液时有一项容易忽视但确是需要特别注意的就是外界异种油品的混入，它包括工件从上道工序带来的不同品牌的切削液，以及由于机床传动和液压系统的不严密造成的润滑油和液压油（液）的渗漏。由于切削液一般都具有一定的乳化能力，所以少量外界油或液的混入往往不太容易看出来，但它们的混入却破坏了切削液成分的综合配伍能力，使的各项技术指标产生变化，从而影响到切削液的正常使用。传动和液压系统的不严密还会使冷却系统的切削液反向渗漏到润滑油中而造成齿轮润滑故障。
5. 及时补充。
连续的使用会使切削液自然损耗，损耗的主要是由于工件和切屑的携带，机床的滴漏以及少量的自然蒸发。当切削液的损耗达到切削液总量的1/3-1/2时就必须及时严格按比例配制新切削液补充添加，以保持切削液的浓度的相对稳定，从而保证了加工性能和防腐能力的稳定。使切削液各项指标始终保持在良好的水平。不及时添加会使水箱内杂质含量增高，从而降低了使用性能，增大了*的可能性。
6. 定期观察。
每周对切削液（特别是易于*的乳化油、切削膏等普通切削液）进行各项理化指标进行检测。这些检测项目及出现问题处理办法主要包括以下几项： 外观（目测）：主要观察水箱内切削液的颜色。若颜色开始急剧变深发黑（通常这种情况都伴有异味），而不是由于长时间使用造成的颜色正常变深，则表明切削液已经*。 气味：若切削液已开始出现*气味（即使是很轻微的*气味）切削液都基本会在24-48小时内彻底*，而不能继续使用。 PH值（范围1-14广谱试纸）：一般情况PH值应在8-9.5之间为正常（具体范围以厂家技术指标为准）。不同品种的切削液的PH值是不同的，且在使用过程中相对稳定，如果当PH值在短时间（24-48小时）内降低到7-7.5，则表明切削液已经*，即使它没有出现*气味。 润滑性：加工精度降低，首先看切削液是否已经*或杂质过多，如没有则是切削液有效浓度低了，需要添加浓缩液，将浓度调整到正常值。 防锈性：对工件防锈性能降低，达不到工艺要求，甚至使机床产生锈蚀。如切削液没有*，则说明有效浓度降低，需要添加浓缩液。并调整好浓度。 对于已经*的切削液应坚决予以倒掉处理，不再使用，并对水箱清洗、************，再加入重新配制好的切削液。
以上是我们在实际工作中的经验的部分总结，希望能对广大润滑工作者及机床操作者能有借鉴作用。其实，对于企业来讲切削液的使用管理说到底还是对人的管理，现在企业都非常重视产品质量，为了获得良好的产品质量，不惜用重金购买高级设备，如果购买了进口设备,还要为这些高级设备配置昂贵的进口切削液，但是企业却往往忽视了的对操作人员有关切削液使用方面的的培训和管理，我们认为，作为一个******的机床操作人员，首先应具有良好的机床操作专业技能，其次还应该具有使用和管理好切削液的第二技能，只有这样才能算是一个******、合格的机械操作人员。只要操作者能够严格按照管理要求去做，就会做到合理使用，合理消耗，稳定产品质量，减少排放，降低生产成本，并且还能够创造良好的工作环境，从而能够为企业带来良好的潜在的经济效益。
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。
合成切削液的稳定性较乳化液好，使用周期长，但由于不含油，且清洗能力强，很容易把机床导轨面上的润滑油清洗掉，造成刀架移动困难，并容易在这些可移动部件的接触面产生锈蚀，所以在使用合成切削液时要注意加强设备的防锈管理。
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。
合成切削液包括三种：
一种化学合成的切削液是含有水溶性防锈剂的真溶液，如亚硝酸钠、碳限钠、三乙醇胺等组成的水溶性液。这类溶液具有一定的冷却、清洗、防锈性，不易变质，使用周期较长，但其润滑性和润湿性较差，表面张力较大（与水接近），并且在水分蒸发后，金属表面会留下硬的结晶残留物，所以这类切削液只适合于一般的磨削加工。象我们威尔的固体切削液。
另一种化学合成的切削液是由表面活性剂、水溶性防锈剂和水溶性润滑剂组成，是一种颗粒极小的胶体溶液。这种切削液表面张力低，一般小于400Pa。其润湿性好，渗透能力强，冷却和清洗性能好，也有一定的润滑作用。
由于合成以上上两种合成切削液是单相体系，其稳定性较乳化液好，使用周期长，但由于不含油，且清洗能力强，很容易把机床导轨面上的润滑油清洗掉，造成刀架移动困难，并容易在这些可移动部件的接触面产生锈蚀，所以在使用合成切削液时要注意加强设备的防锈管理。合成切削液国家推荐标准CB／T6144-1985。
另一种是以非矿物油为基础油的合成脂型合成切削液。象英纳尔的切削液，是以菜籽油为基础油，又配合自己合成的五种合成脂及多种添加剂经过多次合成而成，所以在保持化学合成切削液的优点的同时，润滑性也非常好。
