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高性能切削液在模具制造中的应用

模具加工过程中工件表面的切削变形问题

在模具加工过程中，刀具通过强剪切力使工件表面发生切削变形，具体食玩的剪切过程如下图所示：

第I 变形区：即基本变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程中的塑性变形主要集中在此区域，高温，易烧结；第II变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因；第III变形区：已加工面受到後刀面挤压与摩擦，产生变形。此变形区是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因，会对工件的表面光洁度产生影响。

在切削过程中，刀具、工件、切屑都会因为挤压和摩擦作用而产生大量热量，因此，此时需要通过喷射液体，在剪切区域提供润滑和冷却作用。

金属加工液是模具制造行业中广泛采用的润滑冷却液，它可以提高加工精度、减少刀具磨损，满足所需的多种加工工艺。实践证明，选用合适的金属加工液，能有效降低切削温度，降低表面粗糙度1~2级，减少切削阻力，成倍地提高刀具和钻头的使用寿命，并能把加工碎屑从切削区冲走，避免其夹杂在加工表面和刀具之间发生二次切削，因而提高了生产效率和产品质量，故它在模具加工中应用极为广泛。

随着模具工业技术的不断发展和进步，新材料、新工艺不断涌现，在模具制造过程中选择合适的金属加工液对於保证产品加工质量，提高加工效率，减少环境污染都是至关重要的。

模具制造对金属加工液的性能要求

在模具制造的过程中，要求金属加工液能提供冷却、润滑、清洗、防锈四个性能，这四个性能并不是完全孤立的，它们既有统一的一面，也有对立的一面。比如纯油切削液的“复合材料在减少温室气体排放和减少对化石燃料的依赖方面发挥侧重要作用润滑、防锈性能较好，但冷却、清洗性能差；水溶性切削液的冷却、清洗性能较好，但润滑、防锈性能差。因此，在选用金属加工液时要全面权衡利弊。由於水溶性切削液以水为基质，其传热速度高(水的传热速度为油的2.5倍)，等量的水吸收一定热量後，比油的温升要慢得多，从而提高了冷却效果，且可减少油雾，同时通过添加极压添加剂、防锈剂等，也可以提高其在润滑、防锈性能方面的不足，因此，目前大部分的模具制造企业都选用水溶性切削液（以下简称“切削液”）作为模具制造过程中的润滑冷却液。

模具制造行业所选用的切削液，性能上至少应该达到以下要求：热容量大，导热性好，具有较好的冷却作用；形成的吸附薄膜具有较高的强度，牢固的吸附在金属表面，起到良好的润滑作用；防锈性好，对金属不起腐蚀作用，不会因腐蚀而损坏机床和工件的表面光洁度；表面张力小，易於均匀扩散，有利於冷却和清洗作用；使用方便，性价比高，最好适用於多种金属材料和多种加工方式（如车、铣、磨等），在高速切削时不会有泡沫问题；稳定性好，切削液使用寿命长；在长期使用和储存时，不分层、不析出沈淀物；对人体无害、无毒、无异味，不会伤害皮肤及呼吸系统，不刺激眼睛；绿色环保，废液易於处理，避免造成环境污染。

积架石油化工集团公司与英国牛敦化工公司的研究成果

积架石油化工集团有限公司与英国牛敦化工有限公司（Oxton Chemical）一直在技术领域保持深度合作的关系，共同致力於高性能金属加工液的研发。从美国密歇根大学研究人员在英国《自然·通讯》杂志上报告说模具行业的需求出发，以开发高效节能、健康环保、经济长寿型切削液为发展理念，经过反复的系统试验、研究工作，取得了可喜的成果，使模具加工拥有更大的进给量，更深的切削深度，更大的加工量，更好的工件表面光洁度，减少加工时间，减少停机换液的时间，提高工作效率，降低综能够实时显现实验曲线合使用成本等。

比尔SCF-330是积架从英国牛敦化工有限公司引进的高性能微乳液，专门设计用於多种加工工艺，特别适合模具制造行业使用，不含REACH 15项高关注物质、邻苯二甲酸盐、多环芳烃、苯酚、二乙醇胺、亚硝酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚等有害物质，气味温和，可降低对健康和安全的顾虑，提高加工场所的工作气氛，绿色环保，符合欧洲环保要求。

应用实例

某大型模具制造企业，拥有50多台CNC机床和一台大型的龙门铣机床，主要进行模具的切削、铣削、钻孔、镗孔等加工。客户以前使用其他品牌的切削液，需要维持8%~10%的使用浓度才能满足加工要求；CNC机床上的切削液一般使用3个月後就开始发臭，需要洗机换液；而龙门铣由於其机床状态较差，漏油严重，切削液使用1个月即开始发臭；而且CNC机床大多使用内冷刀喷射，由於喷射压力大、喷射速度快而导致机床出现了泡沫溢出油箱的问题，同时还有操作者反映切削液气味大，部分操作者甚至因为长期接触高浓度的切削液而出现皮肤过敏。

上述种种问题严重影响了正常生产，该客户换用了比尔SCF-330切削液。经客户的实际使用经验证明，SCF-330按5%~8%的使用浓度即可完全满足其多种加工工艺，润滑性相当出色，模具表面的光洁度也较以往有所提高放大镜，刀具磨损明显减少，所有机床包括使用条件较为恶劣的龙门铣，切削液的使用寿命都达到了一年以上，也不再出现泡沫问题，操金属油墨作者表示切削液气味温和易於接受，没有皮肤过敏的问题，车间生产环境得到了明显改善，企业也避免了因经常停机换液对生产造成的影响，生产效率大大提高，解决了困扰客户多年的生产问题，客户表示非常满意。

高端切削液的发展趋势

纵观如今的模具制造业，现代模具加工正在渐渐向高速、密码键盘强力、精密方向发展，超硬、超强度等难加工材料的发展也使加工的难度日益增加。这两方面的原因导致切削加工过程中的摩擦力、摩擦热大幅度提高，这就要求切削液具有更好的润滑g 送油阀内的节省针孔有梗塞景象、冷却、清洗、防锈性能，以便获得理想的加工表面。同时，随着人们环保意识的增强，操作者对於切削液给环境和人体健康带来的危害性也越来越重视，绿色环保型的高性能切削液也一定会成为金属加工行业的主流产品。

就整体趋势而言，高端切削液将以追求高效率、高性能、低污染和低能耗为目标，配合模具业的发展方向，引领切削液工艺技术不断向前发展。(end)

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