【知識】CNC 加工專用切削液-應用篇

CNC 加工專用切削液

切削液是一種專門為金屬加工和機加工過程設計的物質，在這些過程中充當潤滑劑和冷卻劑。可以充分在加工過程中使用，以溢流、流體噴射、噴霧等方式施加。

CNC加工過程中切削液的作用

• 冷卻
  在金屬切削加工過程中，由於刀具與工件表面之間的摩擦，工件、切屑和刀具都會產生熱量。由於剪切區金屬的塑性變形，也會產生熱量。這種熱量具有許多不良影響，包括熱膨脹、化學反應（如氧化）、表面焊接等等。切削液用於冷卻工具和工件，從而防止這些影響。

• 潤滑
  加工過程中發熱的主要原因是摩擦。熱量和摩擦的結合傾向於將表面焊接在一起。切削液通過在切屑和刀具之間形成薄層來減少摩擦，從而有效地減少它們之間的接觸。潤滑還可以減少切削工具的磨損並降低加工過程的能耗。

• 提高刀具壽命
  通過散熱、減少摩擦和磨損以及防止腐蝕和生鏽，切削液大大減少了刀具磨損，從而提高了刀具壽命。

• 防止腐蝕
  切削液中的防銹劑和緩蝕劑可防止腐蝕機器零件和加工表面。礦物油切削液通過在暴露表面上形成非常薄的保護層來防止氧化。

• 提高表面光潔度
  通過防止工件的熱膨脹和性能變化，切削液有助於加工零件的良好表面光潔度。

• 去除芯片
  在某些加工過程（例如銑削和鑽孔）中，切屑傾向於在切削區域周圍積聚。這些切屑的堆積可能會抑制切割。切削液還用於沖走切削區的切屑。

切削液的種類

切削液有多種類型，按成分、來源和應用方法進行區分。可大致分類如下：

• 水性切削油
  水性切削油是通過將礦物油以特定比例（通常為油與水的 1-20%）添加到水中形成的種類。 構成水性切削油的其他成分是：

  • 磺酸鈉等乳化劑，通過降低水的表面張力使油與水混合
  • 用作偶聯劑或提高耐腐蝕性的添加劑
  • 防止細菌生長的殺菌劑
  • 改善潤滑的抗磨添加劑

  水溶性切削油是加工操作中使用的最便宜和最常見的切削液類型。它們具有良好的冷卻和平均潤滑性能。最適合輕型切割操作。

• 油性切削油
  為不加水使用的非乳化礦物油。動植物油最初用作金屬切削中的純油潤滑劑。儘管它們的可生物降解性使它們對環境友好，但它們價格昂貴且分解速度快。因此，它們現在僅用作石油和礦物油的添加劑以改善潤滑。礦物油是從原油精煉中獲得的石油基碳氫化合物。它們可能含有氯、磷和硫等添加劑，這些添加劑是用於減少工具磨損的極壓添加劑。

• 全合成切削油
  這些水基流體可與礦物油和石油基油相媲美。它們由有機和無機化合物在水中的溶液以及添加劑形成。添加劑包括潤滑油添加劑、防銹劑和腐蝕抑製劑。所有這些添加劑都改善了潤滑等性能，否則這些性能會因流體的含水量而受到影響。

• 半合成切削油
  半合成切削油是合成切削油、水基流體和水性切消油的組合。它們含有 5-50% 的礦物油、添加劑和可溶於水形成粒徑為 0.1-0.01 毫米的微乳液的化合物的混合物。半合成切削油結合了水性切削油和全合成切削油的特性。

切削液的特性

以下是優質切削液應具備的一些特性。

• 高導熱性
  熱導率是衡量物質導熱能力的指標。在切削液的情況下，它如何將熱量從工件和刀具中傳導出去。

• 高熱容量
  切削液的熱容量越高，它在變熱或沸騰之前可以吸收的熱量就越多。

• 無腐蝕性
  良好的切削液不應侵蝕工件或工具。

• 耐腐蝕和抗氧化
  除了沒有腐蝕性，好的切削液還必須防止零件腐蝕和氧化。

• 低粘度
  切削液的低粘度使其易於流動。它還可以防止碎屑與流體混合形成油泥。

• 無毒
  考慮到它可能會接觸到人類或環境這一事實，好的切削液一定不會對兩者都有毒。

• 化學非反應性
  切削液不得與其接觸的表面發生化學反應。這不僅會損壞這些表面，還會使流體退化。

• 穩定
  良好的切削液不應在使用或儲存時迅速降解。

• 無味
  為避免機器或加工零件上殘留任何氣味，良好的切削液必須是無味的。

• 外表清晰（透明）
  好的切削液應該足夠清澈，以免妨礙工件的觀察。

CNC加工中切削液的應用和使用方法

• 數控銑削
  在 CNC 銑削操作中，工件在切削刀具移動時應保持靜止。在此操作中，切削液最好採用溢流法。

• 數控鑽孔
  CNC鑽孔中切削液的主要用途是排屑和冷卻。潤滑並不是真正需要的，因為形成積屑瘤的可能性很低。建議使用切削液噴射。

• 數控車削
  該過程以非常高的速度發生，因此冷卻至關重要。考慮到工件旋轉。切削液的噴射應用是合適的。

為您的 CNC 加工過程選擇合適的切削液

切削液的選擇取決於多種因素，包括切削刀具類型、工件材料和加工操作。

工件材料
金屬是最常見的需要切削液的工件材料。以下是一些加工最多的金屬及其適用的切削液。

1. 鋼 – 含有潤滑劑添加劑的礦物油

2. 合金鋼——含硫黃銅油或礦物油

3. 鋁 – 不含活性硫的水性切削油或礦物油（活性硫污染鋁）

4. 銅 – 水性切削油

5. 不銹鋼 – 含有優異極壓添加劑的礦物油

6. 鑄鐵 – 無

刀具類型
硬質合金工具會變得非常熱。這使得它們更容易受到熱衝擊的影響，即切削工具的不同部分膨脹不同量的現象。對於這種刀具類型，建議使用具有非常高冷卻能力的合成切削液。
高速鋼也會變熱，但不如硬質合金工具那麼熱。水溶性切削油和半合成切削油是最合適的。

機台加工操作
車削、銑削、成型和鑽孔等相對簡單的加工操作以相對較高的速度進行。在這樣的速度下，需要高水平的冷卻。只需要適度的潤滑和極壓特性。因此，全合成切削油最適合此類操作。也可以使用水溶性切削油。