切 削液具有润滑、冷却、清洗及防锈等作用，对提高切削加工质量和效率，以及减少刀具磨损等均有 显著效果。传统意义上的切削液，主要包括油基切削液和水基切削液，从使用水和动植物油开始，在机械加工中已有很长的发展历史，应用极其广泛。随着现代机械 工业的进步，切削工艺技术的发展对切削液提出了更高的性能要求。另一方面，环境保护和劳动卫生越来越成为人们注意的焦点，因而切削液对生态环境和人类自身 可能造成的不良影响已受到有关法现日益严格的制约。在发达国家，使用切削液加工时所出现的烟雾量也受到限制，一些切削液废液及带有切削液的切屑必须作为有 毒材料来处理，其处理成本不断提高Ｉ’］。在这样的情况下，切削液技术也出现了一些新的发展特点。ｌ高性能、长寿命、低污染切削液及其废液处理技术随着机 械工业整体技术的发展，机床切削速度更快，切削负荷更大、切削温度更高，同时不断有新工艺出现来适应新材料的加工，这都需要新型的高性能切削液满足加工要 求；同时根据劳动卫生和环境保护的要求，切削液中应尽量不含有危害人体健康和生态环境的物质。近年来，我国进口的数控机床、加工中心等先进设备越来越多， 其使用的切削液若从国外进口，运输不便，成本很高，因此，研制高性能切削液以替代进口产品已是当务之急。国内外一些科研单位和企业研制出各种新产品，取得 了良好的经济和社会效益Ｉ’，’‘ｌ。在我国，水基切削液使用范围越来越广，且已开始从乳化液向性能好、寿命长的合成切削液、微乳化液过渡。在发达国家， 微乳化液已普遍使用，正大力研究环保型切削液。研制长寿命切削液，研究延长切削液使用寿命的供液方法，从而减少切削液废液排放量；研究更有效和更经济的废 液处理方法，减少有害污染物在环境中的积累，是国内外切削液研究的一个重要内容门‘］。２切削液的适当用量研究传统的切削液供液方法有浇注法、压力喷射 法、喷雾供液法等，使较大压力和流量的切削液覆盖到切削区，以起到所期望的润滑、冷却、冲洗等作用。在加工条件发生变化时，如在更换工件材料、更换刀具类 型及几何参数的情况下，也没有或很少调整切削液用量。美国密西根技术大学对切削加工中有关切削液的适当用量问题进行了研究，在满足加工要求的情况下，希望 切削液用量最少，使与切削液有关的费用降至最低。它们在福特公司所做的试验中，对切削液的浓度、工件材料、刀具类型及几何参数等都进行了观察与研究，同时 对表面粗糙度、刀具积屑瘤和切削力等作了分析，通过试验得出了最适当的切削液用量。美国Ｔｈｙｓｓｅｎ公司正研究“最小润滑”加工技术，使切削液液流或气 雾通过刀具作用于加工区域，并且切削液的流量由ＣＮＣ程序控制，据称效果十分理想。３传统切削液的替代品研究研究最多的是液氮冷却。氮气是大气中含量最多 的成分，液氮作为制氧工业的副产品，来源十分）“ “阔。使用液氮作为切削液，应用后直接挥发成气体返回大气中，没有任何污染物，从环保方面看，是一种很有前途的切削液替代品。利用液氮冷却的一种方法是将 液氮作为切削液直接喷射到切削区。美国莱特州立人学Ｓ．Ｙ．Ｈｏｎｇ博上用车削加工，印度理工学院Ｓ．Ｐａｌｕｌ用磨削加工对这种工艺技术进行了理论和实 验研究。结果表明，在超低温加工状态下，刀具材料能够保持其优良的切削性能，提高切削效率和加工质量；液氮可显著降低磨削区温度，减少磨削烧伤门“。利用 液氮的另外一种方法是间接利用，不是把液氮直接喷射到切削区。美国林肯大学Ｚ．Ｙ．Ｗａｎｇ在聚晶ＣＢＮ刀具上部的方盒内储存液氮，由进口输人，从出口流 出，循环冷却刀具。用它车削烧结氨化硅时，刀具寿命延长 １０倍，磨损降低ｌ／４。美国标准和技术国际研究所Ｅｖａｎｓ利用液氮冷却刀杆或夹具，用金刚石刀具切削不锈钢，减少了刀具磨损，而加工表面粗糙度低于 Ｒａｏ．０２５。喷气冷却也是利用液氮的一种方法，只不过其直接应用的是被冷却的气体。口本学者研制的喷气冷却磨削系统，利用液氮在热交换器中冷却过的温 度低于一ＳＯ℃的冷却气体直接喷射到磨削区，砂轮采用经过固体润滑剂处理或添加极少量超精植物油ＦＩ｛ＪＣＢＮ磨料。实验表明，磨削后工件材料的残余压应 力比使用磨削液磨削要大，而且残余应力的分布区域变宽，可以显著提高零件的抗疲劳强度和使用寿命ｆ‘’１４干切削由于已经有严格的法规限制某些切削液的使 用，月．废液处理费用极高，如德国每年约耗资１０亿马克。在美国、德国和一些西欧国家正积极研究干式切削工艺（切削中不用切削液）。目前采用干式切削工艺 加工铝、铸铁及其合金已不成问题。美国ＬｅＢｌｏｎｇＭｄｋｌｌｌＯ公司研制的“红月牙”铸铁加工法，采用陶瓷和ＣＢＮ超硬刀具，在高速和大进给加工时， 使热量很快聚集到切削刀具前端产生红热状态，工件被加热到３７１℃时，其屈服强度减小，可获得较高的金属切除率。因为铝材在发动机及动力系统中应用量很 大，铝材的干式切削也受到很大重视，ＢｉｇＴｈｒｅｅ公司的高速金刚石干式加工系统（ １５０００ Ｆ／Ａｎｎ）用于变速箱上铝质通道板的加工，其加工精度为 ０．０５ｍｍ，每小时可加工６００件，与以前磨削加工相比，每年可节约 ３００多万美元Ｉ”］。另外，对钢和镁等材料的干切削工艺也在研究之中 ｌ’‘］在某些场合，可利用激冷的气体及旋风喷雾器来降低切削温度，如喷气冷却。有的学者甚至认为，有朝一日，采用高性能刀具材料，若刀片槽型排屑功能很 好，又能与冷却气体结合使用，就不会再使用切削液了。５讨论近年来，国内外学者都在努力探索不污染环境的切削加工方法，但大都集中在对无切削液的加工工艺 的研究上。从目前情况来看，无论液氮冷却、喷气冷却，还是于切削，都各有其特点和某些潜在优势，也在某些加工领域取得了成功，但也有其局限性。例如，上述 三种加工方法都面！仅切屑形成过程中润滑性差的问题，而不得不使用一些润滑剂。另一个不容忽视的问题是机床和工件的锈蚀。目前的机床主体多为铸铁材料，而 工件上新生的金属表面具有极强的化学活性，直接暴露在空气中均会很快生锈。如果用液氮、喷气或于式切削加工后，再进行机床和工件的防锈处理，无异于将切削 加工工序的环境影响问题转嫁给后续的防锈、清洗工序。此外，没有切削液的辅助，粉尘和切屑处理也颇为棘手。其实，对多数材料而言，湿式材料去除工艺尤其是 湿式磨削工艺的优点是很明显的，问题在于如何克服切削液的负面影响。我们认为，对多数材料和加工种类而言，全面取代湿式切１？ＩＪ和湿式磨削即使可能，也 很遥远，今后在很长一段时期内我们无法回避使用切削液这一现实；而切削液的环境卫生问题是可以逐步研究解决的。出于这种基本估计，对解决机械制造过程的洁 净化问题应该双管齐下，即在研究无切削液加工技术的同时，重视切削液自身的改造和创新，使干式加工和湿式加工两者优势互补。因此，我们提出“从切削液本身 的环境无害化做起，同时开发无切削液加工新技术”的研究方针。应该在以下几个方面开展研究工作：（ｌ）开发对生态环境和卫生保健副作用尽量小、加工性能更 优越的切削液及生物可降解切削液，朝着对人和环境完全无害的绿色切削液方向发展；（２）优化供液方法和供液参数，减少切削液消耗量； （３）研究科学的切削液使用管理技术，尽量延长其使用寿命，减少废液排放；州研究切削液废液的回收利用和无害化处理技术； （５）研究考虑环境影响的切削液的综合评价方法，为企业正确选择切削液提供技术支持；（６）研究各种无切削液的加工方法，尤其是干式切削工艺。研究切削刀 具、工件和机床的最佳工艺 参数，扩大干式切削工艺的应用范围。
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