机械加工一体化教材—磨削模块(5)

4.什么叫砂轮的硬度、组织及强度。

5.解释下列砂轮标记的含义：1-400*100*203-WA80L5V-35m/s 6.磨料选择应考虑哪些因素？选择原则是什么？ 7.粒度选择应考虑哪些因素？选择原则是什么？ 8.硬度选择的一般原则是什么？

9.砂轮的形状和尺寸应根据哪些条件选用，试举例说明。 10.什么叫砂轮组织？如何衡量？

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第三章 切削液

一、切削液的作用

合理选用切削液，可以改善磨削过程中的摩擦，降低磨削热，提高已加工面质量。切削液的主要作用为：冷却、润滑、清洗、防锈。

1.冷却作用 切削液一方面减少磨屑、砂轮、工件间的摩擦，减少切削热的产生，另一方面带走绝大部分磨削热，使磨削温度降低。

冷却性能的好坏，取决于切削液的热导率、比热容、流量等，切削液上述物理性能量值越大，冷却性能越好。

2.润滑作用 切削液能渗透到磨粒与工件的接触表面之间，黏附在金属表面上形成润滑膜，以减少摩擦，从而提高砂轮的寿命，减低工件表面粗糙度值。

切削液的润滑能力，取决于切削液的渗透性、成膜能力。由于接触表面压力较大，须在切削液中加一些油性添加剂或硫、氯、磷等极压添加剂，以形成物理吸附膜或化学吸附膜来提高润滑效果。

3.清洗作用 切削液可将黏附在机床、工件、砂轮上的磨屑和磨粒冲洗掉，防止滑伤已加工表面，减少砂轮的磨损。

切削液清洗性能的好坏，取决于它的碱性、流动性和使用压力。

4.防锈作用 切削液能保护机床、工件、砂轮不受周围介质（空气、水分、手汗等）的影响而腐蚀。

防锈作用的强弱，取决于切削液本身的成分和添加剂的作用。例如，油比水溶液的防锈能力强，加入防锈添加剂，可提高防锈能力。

二、切削液的种类

磨削时使用的切削液可分为水溶液、乳化液和油类三大类。

1.水溶液 水溶液主要成分是水，其冷却性能较好，但容易使机床和工件锈蚀，须加入防锈剂使用。

2.乳化液 乳化液是乳化油和水的混合体。乳化油由矿物油和乳化剂配置而成。乳化剂的分子有两个头，一端向水，一端向油，把油和水连接起来，形成以水包油的乳化液。乳化液具有良好的冷却作用，若再加入一定比例的油性剂和防锈剂，则可成为既能润滑又可防锈的乳化液。

使用时，取质量分数为2%~5%的乳化油和水配置即可。天冷时，可用少量温水将乳化油溶化，然后再加入冷水调匀。乳化液调配的含量应视工件的材料而定。如磨削铝制工件时，含量不宜过高，否则会引起表面腐蚀；磨削不锈钢工件，采用较高含量效果较好。一般来说，精磨时乳化液含量应比粗磨时要高一些。

3.油类 油类切削液主要成分是矿物油。矿物油的油性差，不能形成牢固的吸附膜，乳化能力差，在磨削时须加入极压添加剂，即成为极压机械油。它常用螺纹磨削和齿轮磨削。其配方见表5-3-1。

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表5-3-1 极压机械油配方

除上述三类切削液外，还有一种新型的称为合成液的切削液，它是有添加剂、防锈剂、低泡油性剂和清洗防锈剂配置而成的。采用合成液后工件表面粗糙度可达Ra0.025um，砂轮寿命可提高1.5倍，使用期限超过一个月。

三、切削液的喷注方式

磨削时，磨粒的切削速度比一般切削加工高得多，因此切削液主要是对磨削部位和工件进行冷却，以降低磨削热。故磨削时切削液常采用喷注方式冷却。

切削液的喷注有外喷注冷却和内喷注冷却两种方式。（图5-3-1）

图5-3-1 切削液的喷注方式

a）外喷注方式 b）内喷注方式

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目前常用的是外喷注冷却方式（图5-3-1a），切削液由机床中的液压泵以一定的压力流出，经管路、喷头直接喷注在砂轮与工件接触处。由于磨削速度较高，磨粒通过接触弧的时间极短（约0.04us），因此，切削液不能全部进入磨削区域，影响了冷却润滑效果。

近年来，开始采用了一种新型的内喷注冷却方式，如图5-3-1b所示。这种喷注方式是将切削液流经中空的锥形盖，再引入到砂轮中心腔内，由于旋转砂轮离心力的作用，切削液便经过砂轮网状空隙流向砂轮四周边缘，直接进入磨削区域，起到良好的冷却润滑作用。目前，由于还有一些具体问题如砂轮主轴和砂轮的设计制造等尚未得到理想的解决，因此，内喷注冷方式未能普遍推广使用。

在刃磨刀具时采用浸硬脂酸砂轮，也是一种内冷却法。磨削时，磨削区域的热量使砂轮边缘部分的硬脂酸溶化，而使其洒入磨削区域内，可以取得较好的冷却效果。

除喷注冷却方式外，还有一种喷雾法冷却，即在0.~0.6MPa的压缩空气气流中，吸入切削液并细化成雾状，同时岁高速气流喷出，细小的液滴在磨削区，高温作用下汽化，吸收大量热量。这种方法供液量少，喷雾装置简单，但使用喷雾冷却时，磨削区要封闭，以免影响操作及环境卫生。此法在生产中尚很少采用。

四、切削液的处理

由于磨削过程新产生的磨屑和砂粒等杂质在切削液中不断增加，以致切削也变脏变臭，不仅影响磨削工件的质量，还会危害环境卫生，尤其是高精度、低粗糙度值磨削，对切削液的精细精华要求越来越高。因此通常都[配置专门的净化处理装置，将切削液予以沉淀、过滤而净化。常见的净化装置有旋涡分离器、磁性分离器、纸制过滤器和离心过滤器及沉淀过滤器等，见表5-3-2。

表5-3-2 各种切削液净化装置

图5-3-2为一般的沉淀过滤器水箱，它容积较大，切削液能保持足够的数量和一定的温度，箱体上面有金属网，以便过滤杂物，该水箱须每班清洗一次，以满足加工需要。

图5-3-2b为改良式沉淀过滤器水箱，切削液经一组隔板的循环沉淀，可达到较好的过滤效果，这种装置成本低，使用普及。

当对切削液有较高的清洁要求时，可采用表5-3-2所列的其他专用过滤器装置。 五、对切削液的要求

磨削用的切削液应满足以下要求：

1.切削液的化学成分要纯，化学性质要稳定，无毒性，其酸度应呈中性，以免刺激皮肤和腐蚀机床、工件和砂轮。

2.有良好的冷却性能。切削液的热导率要大，应有一定压力和充足的流量，便于发挥

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冷却作用。

3.有较好的润滑性能。切削液黏度要低，与金属亲和力要强，便于渗透与形成润滑膜，降低摩擦因数。

4.切削液应与水均匀混合，在水箱中不起泡沫，并经常保持清洁，不使用变质的切削液。

5.切削液应根据磨削工件材料的不同合理选用，尽量使用磨削效果好、价格低廉的切削液。

6.超精磨削中，应选用透明度较高及净化的切削液，便于观察和测量，以保证工件表面质量。

图5-3-2 沉淀过滤器水箱

复习思考题

1.切削液有哪些作用？

2.试述切削液的种类、特点及其应用范围。 3.切削液的喷注方式有哪几种？各有何特点？ 4.使用切削液应满足哪些要求？ 5.应如何处理使用过的切削液？

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