隨著模具工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步， 新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)， 在模具零件數(shù)控加工過程中選擇合適的切削液對(duì)于保證產(chǎn)品加工質(zhì)量、提高加工效率、減少環(huán)境污染都是至關(guān)重要的。

　　切削液通常也被稱為“冷卻液” , 在金屬加工過程中它除具有潤滑、冷卻、排屑、防銹的功能外， 還具有防泡沫、對(duì)環(huán)境友好、抗菌等功能。切削液的選用與工件表面質(zhì)量和加工精度有關(guān)， 還與被加工材料、加工工藝過程以及刀具材料密切相關(guān)。文章就數(shù)控刀具的常用材料與切削液的選用的關(guān)系進(jìn)行探討，旨在幫助工程技術(shù)人員正確使用切削液及有效利用數(shù)控刀具。

　　數(shù)控刀具典型材料：

　　1 .1 　高速鋼：

　　高速鋼是加人了較多的鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼具有較高的硬度（62HRC ～ 67HRC）和耐熱性， 在切削溫度高達(dá)500 ～ 650 ℃時(shí)仍能進(jìn)行切削；高速鋼的強(qiáng)度高（抗彎強(qiáng)度是一般硬質(zhì)合金的2 ～ 3 倍， 陶瓷的5 ～ 6 倍）、韌性好， 可在有沖擊、振動(dòng)的場(chǎng)合應(yīng)用；它可以用于加工有色金屬、結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、高溫合金等范圍廣泛的材料。高速鋼的制造工藝性好， 容易磨出鋒利的切削刃， 適于制造各類刀具， 尤其適于制造鉆頭、拉刀、成形刀具、齒輪刀具等形狀復(fù)雜的刀具。

　　高速鋼按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼；按制造工藝方法可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。

　　1 .2 　硬質(zhì)合金：

　　硬質(zhì)合金是用高硬度、難熔的金屬碳化物（WC 、TiC 等）和金屬粘結(jié)劑（Cr 、Ni 等）在高溫條件下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金的常溫硬度達(dá)89HRA ～ 93HRA , 760 ℃時(shí)其硬度為77HRA ～ 85HRA ,在800 ～ 1 000 ℃時(shí)硬質(zhì)合金還能進(jìn)行切削， 刀具壽命比高速鋼刀具高幾倍到幾十倍， 可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。但硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性比高速鋼差， 常溫下的沖擊韌性僅為高速鋼的1 8 ～ 130 , 因此， 硬質(zhì)合金承受切削振動(dòng)和沖擊的能力較差。表1 是硬質(zhì)合金的幾種類型。

　　1 .3 　陶瓷刀具：

　　陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高溫力學(xué)性能， 與金屬的親合力小， 不易與金屬產(chǎn)生粘結(jié)， 并且化學(xué)穩(wěn)定性好。陶瓷刀具主要應(yīng)用于鋼、鑄鐵及其合金和難加工材料的切削加工， 可以用于超高速切削、高速切削和硬材料切削。

　　1 .4 　超硬刀具：

　　超硬材料是指人造金剛石和立方氮化硼（簡稱CBN）， 以及用這些粉末與結(jié)合劑燒結(jié)而成的聚晶金剛石（簡稱PCD）和聚晶立方氮化棚（簡稱PCBN）等。

　　超硬材料具有優(yōu)良的耐磨性， 主要應(yīng)用于高速切削及難切削材料的加工。

　　2 　常見切削液的種類

　　為適應(yīng)不同的加工工藝要求， 切削液有很多品種， 按化學(xué)組成和狀態(tài)可分為水基切削液和油基切削液兩大類。一般用水稀釋而成的切削液稱為水基切削液， 不需要用水稀釋而使用的切削液稱為油基切削液。水基切削液以冷卻為主， 潤滑性能較差，常用的水基切削液有：防銹乳化液、防銹潤滑劑乳化液、極壓乳化液、微乳液等；油基切削液以潤滑作用為主， 冷卻作用和清洗作用較差， 常用的油基切削液有：純礦物油、脂肪油（或油性添加劑）+礦物油、非活性極壓切削油、活性極壓切削油等。幾種主要切削液的組成及應(yīng)用特點(diǎn)如表2 所示。

　　3 　切削液的合理選用

　　3 .1 　高速鋼刀具：

　　這種材料是以鉻、鎳、鎢、鉬、釩（有的還含有鋁）為基礎(chǔ)的高級(jí)合金鋼， 它們的耐熱性明顯比工具鋼高， 允許的最高溫度可達(dá)600 ℃。與其他耐高溫的金屬和陶瓷材料相比， 高速鋼有一系列優(yōu)點(diǎn)， 特別是它有較高的韌性， 適合于幾何形狀復(fù)雜的工件和連續(xù)的切削加工， 而且高速鋼具有良好的可加工性和價(jià)格上容易被接受的特點(diǎn) 。

　　由于高速鋼刀具紅硬性差， 使用中需采用切削液。低速和中速切削時(shí)， 建議采用油基切削液或乳化液。在高速切削時(shí)， 由于發(fā)熱量大， 以采用水基切削液為宜。若使用油基切削液會(huì)產(chǎn)生較多油霧， 污染環(huán)境， 而且容易造成工件燒傷， 加工質(zhì)量下降， 刀具磨損增大。另外， 粗加工時(shí)建議采用極壓水溶液或極壓乳化液， 而精加工時(shí)采用極壓乳化液或極壓切削油， 以減小摩擦， 提高表面質(zhì)量和精度， 延長刀具壽命。

　　3 .2 　硬質(zhì)合金刀具：

　　硬質(zhì)合金是由碳化鎢（WC）、碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）和5 %～ 10 %的鈷組成， 它的硬度大大超過高速鋼， 最高允許工作溫度可達(dá)1 000 ℃， 具有優(yōu)良的耐磨性能， 在加工鋼鐵材料時(shí)， 可減少切屑間的粘結(jié)現(xiàn)象。

　　由于硬質(zhì)合金刀具紅硬性好， 在加工一般的材料時(shí)， 一般不加切削液而采用干切削， 但在干切削時(shí)， 工件溫升較高， 使工件易產(chǎn)生熱變形， 影響工件加工精度， 而且在沒有潤滑劑的條件下進(jìn)行切削， 由于切削阻力大， 使功率消耗增大， 刀具的磨損也加快。硬質(zhì)合金刀具價(jià)格較貴， 所以從經(jīng)濟(jì)方面考慮，干切削也是不合算的。

　　在選用切削液時(shí)， 要考慮硬質(zhì)合金對(duì)驟熱的敏感性， 盡可能使刀具均勻受熱， 否則會(huì)導(dǎo)致崩刃。一般油基切削液的熱傳導(dǎo)性能較差， 使刀具產(chǎn)生驟冷的危險(xiǎn)性要比水基切削液小， 所以一般選用含有抗磨添加劑的油基切削液為宜。在使用切削液進(jìn)行切削時(shí)，要注意均勻地冷卻刀具， 最好在開始切削之前預(yù)先冷卻刀具。對(duì)于高速切削， 要用大流量切削液噴淋切削區(qū)， 以免造成刀具受熱不均勻而產(chǎn)生崩刃， 亦可減少由于溫度過高產(chǎn)生蒸發(fā)而形成的油煙污染。

　　3 .3 　陶瓷刀具：

　　這種材料采用氧化鋁、金屬和碳化物在高溫下燒結(jié)而成， 它的高溫耐磨性比硬質(zhì)合金還要好， 故一般采用干切削。考慮到均勻的冷卻和避免溫度過高， 也常使用水基切削液， 但最好連續(xù)、充分的澆注，不要間斷。

　　3 .4 　金剛石刀具：

　　具有極高的硬度， 一般使用干切削。為避免溫度過高， 也像陶瓷材料一樣， 許多情況下采用水基切削液。

　　4 　結(jié)論

　　根據(jù)不同的刀具材料合理選擇切削液， 不僅能提高工件的表面質(zhì)量和加工精度， 而且能減小工件的熱變形和刀具的磨損， 提高刀具的耐用度、降低生產(chǎn)成本， 提高生產(chǎn)效率， 故在生產(chǎn)中應(yīng)加以重視。
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