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切削劑如何選擇

切削劑
切削劑
文:YANG 2020-03-12

在切削過程當中,刀具與切屑間產生了極大的壓力,又因高度摩擦,使切削溫度上升,當壓力與溫度甚高時,降低了刀具的切削能力,使切屑的排除也不順利,進而影響切削工件的進行,此時應使用切削劑以改善。切削劑的主要功用為冷卻作用與潤滑作用兩種,若是以整體的切削過程來考量,切削劑的功用可包含下列要點:

  1. 冷卻作用:
    降低切削溫度、保持切削刀具之硬度,並可防止工件因熱膨脹而影響加工精度。
  2. 潤滑作用:
    減少切屑、刀具與工件間的摩擦阻力,改良表面粗糙度,尤其在低切削速度加工時,更需要有潤滑作用的切削劑。
  3. 減少刀口積屑(刀瘤)之形成。
  4. 沖除切削時所產生的切屑。
  5. 增加切削工具之加工壽命。

另外切削劑主要分為兩大類,水溶性切削劑與非水溶性切削劑,以下詳細敘述兩者的差異。

水溶性切削劑

此類切削劑以冷卻為主,潤滑為輔,其必須加水稀釋為一定濃度,兼具水的冷卻效果及油的潤滑效果。其依水的稀釋狀態分為下列三種:

  1. 溶液型水溶性切削劑:
    於水中加入亞硝酸蘇打、碳酸鈉及有機銨等和無機人工合成鹽為主,溶於水中後呈現透明狀,其稀釋倍數約50〜100 倍,冷卻性及流動性均佳,但較缺乏潤滑性。常用作為研磨劑,防銹性及安定性極優,但對塗料及非鐵金屬有輕微腐蝕作用,不適合重切削。
  2. 乳化型水溶性切削劑:
    即俗稱太古油,與水混合後呈乳白色,係以礦物油及活性劑為主,此種切削劑起泡沫少,對皮膚較無脫脂作用,但容易引起乳化液的不安定、腐臭等現象。儘管如此,乳化型水溶性切削劑是最常用的切削劑,因其具有冷卻、潤滑、抗壓的特性,流動性又佳,適用於車床、銑床、鑽床等切削工作,其稀釋倍數約20〜50 倍。
  3. 可溶型水溶性切削劑:
    水界面活性劑為主體加特殊添加劑或動植物油再沖水而成的透明或半透明之膠質溶液。通常稀釋倍數為30〜50倍。此類切削劑在切削、潤滑、浸潤及防銹性能,均比乳化形切削劑為佳,腐臭現象也比太古油好。但是其易起泡沫對皮膚有脫脂作用,易洗去工具機滑動面上之潤滑油,增加滑動阻力等缺點。

非水溶性切削劑

非水溶性切削劑為不須加水稀釋至一定濃度,此種切削劑以潤滑之功用為主。若使用具有良好的潤滑功能的切削劑,不但可以減少切屑與刀具間的摩擦,還可以減少熱量的產生,增進切削效果。非水溶性切削劑又稱為油基切削劑,以潤滑為主,冷卻為輔,一般用於切削及輪磨工作。非水溶性切削劑分為三大類,其說明如下:

  1. 礦物油:
    此種切削劑之浸潤性、熱安定性較佳,適用於研磨、搪磨、超光磨,與鋁、銅及其合金等輕切削工作。
  2. 動植物油:
    其潤滑作用大,但冷卻效果較差,不適於高溫,常用於低速之重切削,如拉削、切螺紋等。但此種切削劑的化學安定性不良,容易氧化腐敗,故不適合長期使用。
  3. 混合油:
    改善礦物油的潤滑效果。混合油對加工面之表面粗糙度之改善及刀具壽命之延長均有效果,但切削條件嚴格,只能在低於220℃之切削工作,適合輕切削及低速切削,對銅及銅合金之切削效果尤佳。

選用適當之切削劑,有助於切削工作之進行。然選擇切削劑要考慮的因素很多,下列就切削加工性質工件材料性質兩點來說明如何選用切削劑。

就切削加工性質而言

  1. 粗切削加工以冷卻為主(碳化物刀具切削鋼料,宜選用調水油)。精切削加工選以潤滑為主之切削劑。
  2. 高速切削時,以選用水溶性切削劑,冷卻效果佳,能大量散熱,切削劑能夠迅速黏附於工件。
  3. 輪磨切削時,選擇以冷卻為主之切削劑,以期能夠持久黏附於工件。
  4. 鑽削及鉸削工件,宜選擇流動性大之切削劑,以期能順暢的流入切刃。
  5. 攻絲、拉削工作,選擇高硫脂肪油或礦物油,使切削劑易黏附刀刃。

就工件材料性質而言

  1. 易削鋼:宜選用硫化脂肪油。
  2. 低碳鋼:宜選用活性硫氯之礦物油。
  3. 鋼:可選用水溶性切削劑、硫化油或礦物油。
  4. 鑄鐵:切屑易碎片或粉碎狀,一般採用乾切,或選擇壓縮空氣、水溶性切削劑。
  5. 熟鐵:可選用豬油或水溶性切削劑。
  6. 黃銅:通常不使用切削劑,若需選用則以調水油或石臘油為宜。
  7. 鋁:粗切削加工可選用調水油以冷卻之,精切削加工宜選用豬油、煤油混合劑似獲得良好之表面粗糙度,或使用蘇打水可阻止氧化作用。
  8. 鎂:不得使用含水之切削劑,因鎂與水容易引起化學作用而燃燒,可用特殊低黏度的油與少於0.2 %的酸性含量進行濕的切削,通常採乾切削。
  9. 非鐵金屬:不宜使用具有腐蝕性的硫氯化油,宜選用淨油或惰性硫

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