淺析磨削液在磨床上的運(yùn)用
2016-08-16唐雄
（福建建筑學(xué)校）
摘 要：在概述了磨削液的功能的基礎(chǔ)上，指出了目前冷卻潤(rùn)滑方法在磨削加工過(guò)程存在的不足；指出磨削液使用存在的幾個(gè)負(fù)面問(wèn)題，提出保證磨削液的Z佳功能必須加強(qiáng)的幾點(diǎn)工作。
關(guān)健詞：磨削加工；冷卻；潤(rùn)滑；Z佳功能
磨削加工是金屬切削加工中比較常用的一種加工方法，這種加工方法的刀具是砂輪。磨削加工表面精度高，尺寸精度公差等級(jí)能達(dá)到IT5～I(xiàn)T6，表面光潔度高。磨削的另一特點(diǎn)是不僅可以磨各種碳鋼、鑄鐵、有色金屬，還能磨硬度很高的淬火鋼、各種切削刀具和硬質(zhì)合金等〔1〕。在磨削加工過(guò)程中，砂輪和工件材料之間既發(fā)生磨削又發(fā)生刻劃和劃擦，因而產(chǎn)生大量的磨削熱，與刨削、銑削等切削方式不同，刨削、銑刀切削方式大約有70%～80%的熱量聚集在切屑上流走，傳入工件材料的約占10%～20%，傳入刀具的則不到5%，但磨削由于被磨削的金屬材料較薄，大約60%～90%的熱量被傳入工件，僅有不到10%的熱量被磨屑帶走，因而在工件上產(chǎn)生了大量的磨削熱，磨削區(qū)溫度可達(dá)400～1000℃左右〔2〕，在這樣的高溫下，工件材料會(huì)發(fā)生變形和燒傷，砂輪也會(huì)嚴(yán)重磨損，磨削質(zhì)量下降。為了將大量的磨削熱帶走，降低磨削區(qū)的溫度，減少砂輪磨損，延長(zhǎng)砂輪的壽命、提高加工表面質(zhì)量，必須選擇使用合適的磨削液。
凡是磨削加工大都要加工精度和粗糙度比較高的工件，所以要使用磨削液，因此要求它具備以下幾種功能：
（1）冷卻功能磨削液比其他加工液應(yīng)具備更佳的冷卻功能。其加工時(shí)能帶走磨削區(qū)大量的熱量，降低了磨削溫度，提高了砂輪的耐用度，提高了生產(chǎn)效率。
?。?）潤(rùn)滑功能在磨削中，砂輪在加工中要承受很大的工作壓力。磨削液能滲透到砂輪與工件表面之間磨屑與砂輪之間的微小間隙中，形成很薄的吸附膜，減小了磨擦因數(shù)，延長(zhǎng)砂輪壽命并提高加工件表面光潔度。
?。?）清洗功能在磨削中產(chǎn)生的磨屑和砂輪上脫落的砂粒如果不能迅速被沖洗帶走，就可能附在工件和砂輪上。影響工件精度和表面光潔度。所以要求磨削液要有很好的清洗性能。
?。?）防銹功能如果磨削液不能提供良好的防銹功能，就可能會(huì)造成工件加工過(guò)程產(chǎn)生銹蝕，從而使產(chǎn)品報(bào)廢。因此磨削中要選擇具有一定防銹性能的磨削液。
通過(guò)查看使用幾種磨削液與干磨削比較的潤(rùn)滑效果〔3〕，有使用磨削液的加工潤(rùn)滑效果好，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)加工過(guò)程中，砂輪表面與工件表面發(fā)生劇烈摩擦。磨削加工壓力很高，Z高溫度可達(dá)1000℃以上。這時(shí)使用磨削液如果不能發(fā)揮其良好的潤(rùn)滑功能，就會(huì)造成砂輪嚴(yán)重的磨損，降低了加工精度和表面光潔度。另外，磨削液能否完全地滲透到磨削區(qū)直接影響冷卻潤(rùn)滑效果。磨削加工時(shí)不管是內(nèi)外圓磨削，還是平面磨削，如果將磨削液的噴嘴位置放錯(cuò)導(dǎo)致磨削液澆注方向不對(duì)，這時(shí)磨削液由于砂輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生巨大的氣流阻礙了無(wú)法進(jìn)入磨削區(qū)，所以在磨削加工過(guò)程時(shí)不能及時(shí)得到冷卻，這時(shí)磨削液對(duì)磨削區(qū)的工件磨削熱不起任何冷卻作用，只能對(duì)工件整體溫度的降低起作用。還有磨削液使用存在磨削加工成本增加、環(huán)保問(wèn)題和影響操作加工者的健康等幾個(gè)負(fù)面問(wèn)題。
在磨削加工時(shí)，采用適當(dāng)?shù)哪ハ饕?，?duì)改善表面光潔度的效果，往往比減小磨削厚度的效果大〔4〕。為了能切實(shí)保證磨削液的Z佳功能，使其四大功能真正落實(shí)到實(shí)處，發(fā)揮它的作用，我覺(jué)必須加強(qiáng)以下幾點(diǎn)工作：
（1）保證磨削液不腐敗、劣化
1）磨削液腐敗、劣化的原因
磨削液腐敗劣化是微生物在一定條件下迅速繁殖，使磨削液發(fā)生生物化學(xué)變化的結(jié)果。引起腐敗的微生物有真菌、細(xì)菌和酵母菌等。這些菌類可以廣泛在大氣、土壤、江河、自然物體等地。在劣化腐敗的磨削液中經(jīng)常有以下幾種代表性細(xì)菌：
a、銅綠色極毛桿菌：磨削液腐敗的主要菌屬之一。
b、硫酸還原菌：是磨削液發(fā)臭的另一主要菌屬，在無(wú)氧條件下繁殖，存在鐵銹瘤。水垢下，它能還原硫酸根，生成硫化氫，放出臭味；硫化氫腐蝕鐵。
c、酵母菌：菌體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)酵素，使磨削液發(fā)粘，腐敗。
2）微生物快速繁殖的條件
a、營(yíng)養(yǎng)源充分：磨削液為微生物的繁殖提供了充分的有機(jī)物（碳水化合物、脂肪酸、脂肪醇……）、礦物質(zhì)和微量元素、含氮化合物（有機(jī)按硝酸鹽等），以及含硫、磷等。
b、氧氣：嗜氧菌會(huì)產(chǎn)生輕臭味，厭氧菌會(huì)產(chǎn)生惡臭味，兼性厭氧菌會(huì)產(chǎn)生輕臭味。
c、溫度：細(xì)菌在30～37度容易繁殖，霉菌在20～30度容易繁殖。
d、pH值：細(xì)菌在pH7.0～8.5容易繁殖，霉菌在pH4.5～7.0容易繁殖，pH>9細(xì)菌、霉菌繁殖概率Z小。
3）磨削液腐敗劣化后的現(xiàn)象
a、輕度腐臭。
b、液色灰褐或桃紅（鐵離子析出），但要與磨削物過(guò)多區(qū)別開。
c、pH突變，一般是自pH<8以后快速下降，部分合成液pH值上升。
d、粘度增大，乃至析出膠狀物。
e、乳化液破乳分層。
f、出現(xiàn)生銹、切削功能下降的后果。
?。?）保證磨削液的良好管理
1）原液管理應(yīng)避免酷冷暴曬和長(zhǎng)期存放，冬季5攝氏度以上存放，夏季防止陽(yáng)光直射，Z好三個(gè)月以內(nèi)使用。否則乳化油低溫破乳，不可恢復(fù)。
2）工作液配制濃度管理工作液的濃度是充分發(fā)揮磨削液功能的基礎(chǔ)，濃度過(guò)低，會(huì)影響磨削功能。濃度過(guò)高，也會(huì)影響功能的正常發(fā)揮，如果從防腐角度看，還是濃度適當(dāng)增加一些為好。大量事實(shí)表明，磨削液濃度2～4%時(shí)，微生物繁殖Z快。5～10%較好。在濃度管理中，如果有條件，實(shí)行系統(tǒng)供液或集中配制或?qū)Ｈ伺渲贫际呛棉k法。Z低要求就是不能只補(bǔ)充水，不加或少加原液，以及不計(jì)量配制。
通過(guò)到福建東南不銹鋼公司實(shí)踐，我們切實(shí)地看到了磨削液在外圓磨床上的應(yīng)用。例舉其中一個(gè)改造項(xiàng)目如下：磨削液腐敗發(fā)臭的改進(jìn)
（1）更換新液時(shí)，對(duì)液箱、管道、機(jī)床進(jìn)行徹底清洗。如果不清洗或清洗不徹底，尤其是換液前存在已腐敗的磨削液，換液后幾天之內(nèi)就會(huì)腐敗。換液前清潔全過(guò)程：
1.排放廢液。
2.清除磨削液箱壁，床面上的磨屑、污泥、鐵銹、水垢，然后用水清洗箱體。
3.用系統(tǒng)清洗劑清洗箱壁床面，除去油污，并循環(huán)清洗管道3小時(shí)并排凈清洗液。
4.用低濃度磨削液加殺菌劑，循環(huán)大于1小時(shí)并擦拭箱壁床面，進(jìn)行殺菌。
5.配制加入新液。選用清潔的水源（自來(lái)水），必要時(shí)對(duì)配液用水進(jìn)行殺菌處理。磨削液的濃度配制為5～10%，量具采用糖量?jī)x。
（2）在用磨削液的管理
1.保持清潔：防止異物進(jìn)入，不用磨削液洗手和棉紗等。
2.及時(shí)清除磨屑。
3.每日開機(jī)循環(huán)磨削液1小時(shí)：Z好上午0.5小時(shí)，下午0.5小時(shí)。
4.經(jīng)常檢測(cè)切削液的pH值，當(dāng)pH值低于9時(shí)，及時(shí)補(bǔ)充新液和自來(lái)水
5.磨削液消耗后，及時(shí)補(bǔ)充新液和水。
6.根據(jù)工作時(shí)間長(zhǎng)短和季節(jié)變化，制訂更換周期。不要等腐敗后再換，磨削液腐敗后對(duì)磨床、工件材料、周圍環(huán)境、操作者都有影響，還可能影響新液的壽命和使用功能。
7.當(dāng)pH值低于8對(duì)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分別加入原液、殺菌劑、pH值調(diào)整劑。
通過(guò)更換新液和在用新液的嚴(yán)格管理，磨削液沒(méi)有再出現(xiàn)發(fā)臭現(xiàn)象。
綜上所述，合理使用磨削液可以提高刀具使用壽命及表面加工光潔度，保證使用后對(duì)廢液進(jìn)行處理，滿足環(huán)保的要求，且其成分對(duì)人體健康應(yīng)無(wú)危害。現(xiàn)在，磨削加工冷卻潤(rùn)滑方法的重點(diǎn)發(fā)展方向是開發(fā)無(wú)污染的磨削液。在海西經(jīng)濟(jì)不斷建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，環(huán)保磨削液必將在磨床加工中得到更快的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]程益良，機(jī)械加工實(shí)習(xí)。北京；機(jī)械工業(yè)出版社，1993
[2]陶乾·金屬切削原理·哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，1963
[3]櫻井俊男，切削與磨削液。劉鎮(zhèn)昌譯，北京；機(jī)械工業(yè)出版社，1987
[4]陳日曜，在鋼料薄層切削下切削厚度與切削速度對(duì)已加工表面狀態(tài)的影響。工具技術(shù)，1980，1
磨削加工是金屬切削加工中比較常用的一種加工方法，這種加工方法的刀具是砂輪。磨削加工表面精度高，尺寸精度公差等級(jí)能達(dá)到IT5～I(xiàn)T6，表面光潔度高。磨削的另一特點(diǎn)是不僅可以磨各種碳鋼、鑄鐵、有色金屬，還能磨硬度很高的淬火鋼、各種切削刀具和硬質(zhì)合金等〔1〕。在磨削加工過(guò)程中，砂輪和工件材料之間既發(fā)生磨削又發(fā)生刻劃和劃擦，因而產(chǎn)生大量的磨削熱，與刨削、銑削等切削方式不同，刨削、銑刀切削方式大約有70%～80%的熱量聚集在切屑上流走，傳入工件材料的約占10%～20%，傳入刀具的則不到5%，但磨削由于被磨削的金屬材料較薄，大約60%～90%的熱量被傳入工件，僅有不到10%的熱量被磨屑帶走，因而在工件上產(chǎn)生了大量的磨削熱，磨削區(qū)溫度可達(dá)400～1000℃左右〔2〕，在這樣的高溫下，工件材料會(huì)發(fā)生變形和燒傷，砂輪也會(huì)嚴(yán)重磨損，磨削質(zhì)量下降。為了將大量的磨削熱帶走，降低磨削區(qū)的溫度，減少砂輪磨損，延長(zhǎng)砂輪的壽命、提高加工表面質(zhì)量，必須選擇使用合適的磨削液。
凡是磨削加工大都要加工精度和粗糙度比較高的工件，所以要使用磨削液，因此要求它具備以下幾種功能：
（1）冷卻功能磨削液比其他加工液應(yīng)具備更佳的冷卻功能。其加工時(shí)能帶走磨削區(qū)大量的熱量，降低了磨削溫度，提高了砂輪的耐用度，提高了生產(chǎn)效率。
?。?）潤(rùn)滑功能在磨削中，砂輪在加工中要承受很大的工作壓力。磨削液能滲透到砂輪與工件表面之間磨屑與砂輪之間的微小間隙中，形成很薄的吸附膜，減小了磨擦因數(shù)，延長(zhǎng)砂輪壽命并提高加工件表面光潔度。
?。?）清洗功能在磨削中產(chǎn)生的磨屑和砂輪上脫落的砂粒如果不能迅速被沖洗帶走，就可能附在工件和砂輪上。影響工件精度和表面光潔度。所以要求磨削液要有很好的清洗性能。
?。?）防銹功能如果磨削液不能提供良好的防銹功能，就可能會(huì)造成工件加工過(guò)程產(chǎn)生銹蝕，從而使產(chǎn)品報(bào)廢。因此磨削中要選擇具有一定防銹性能的磨削液。
通過(guò)查看使用幾種磨削液與干磨削比較的潤(rùn)滑效果〔3〕，有使用磨削液的加工潤(rùn)滑效果好，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)加工過(guò)程中，砂輪表面與工件表面發(fā)生劇烈摩擦。磨削加工壓力很高，Z高溫度可達(dá)1000℃以上。這時(shí)使用磨削液如果不能發(fā)揮其良好的潤(rùn)滑功能，就會(huì)造成砂輪嚴(yán)重的磨損，降低了加工精度和表面光潔度。另外，磨削液能否完全地滲透到磨削區(qū)直接影響冷卻潤(rùn)滑效果。磨削加工時(shí)不管是內(nèi)外圓磨削，還是平面磨削，如果將磨削液的噴嘴位置放錯(cuò)導(dǎo)致磨削液澆注方向不對(duì)，這時(shí)磨削液由于砂輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生巨大的氣流阻礙了無(wú)法進(jìn)入磨削區(qū)，所以在磨削加工過(guò)程時(shí)不能及時(shí)得到冷卻，這時(shí)磨削液對(duì)磨削區(qū)的工件磨削熱不起任何冷卻作用，只能對(duì)工件整體溫度的降低起作用。還有磨削液使用存在磨削加工成本增加、環(huán)保問(wèn)題和影響操作加工者的健康等幾個(gè)負(fù)面問(wèn)題。
在磨削加工時(shí)，采用適當(dāng)?shù)哪ハ饕?，?duì)改善表面光潔度的效果，往往比減小磨削厚度的效果大〔4〕。為了能切實(shí)保證磨削液的Z佳功能，使其四大功能真正落實(shí)到實(shí)處，發(fā)揮它的作用，我覺(jué)必須加強(qiáng)以下幾點(diǎn)工作：
（1）保證磨削液不腐敗、劣化
1）磨削液腐敗、劣化的原因
磨削液腐敗劣化是微生物在一定條件下迅速繁殖，使磨削液發(fā)生生物化學(xué)變化的結(jié)果。引起腐敗的微生物有真菌、細(xì)菌和酵母菌等。這些菌類可以廣泛在大氣、土壤、江河、自然物體等地。在劣化腐敗的磨削液中經(jīng)常有以下幾種代表性細(xì)菌：
a、銅綠色極毛桿菌：磨削液腐敗的主要菌屬之一。
b、硫酸還原菌：是磨削液發(fā)臭的另一主要菌屬，在無(wú)氧條件下繁殖，存在鐵銹瘤。水垢下，它能還原硫酸根，生成硫化氫，放出臭味；硫化氫腐蝕鐵。
c、酵母菌：菌體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)酵素，使磨削液發(fā)粘，腐敗。
2）微生物快速繁殖的條件
a、營(yíng)養(yǎng)源充分：磨削液為微生物的繁殖提供了充分的有機(jī)物（碳水化合物、脂肪酸、脂肪醇……）、礦物質(zhì)和微量元素、含氮化合物（有機(jī)按硝酸鹽等），以及含硫、磷等。
b、氧氣：嗜氧菌會(huì)產(chǎn)生輕臭味，厭氧菌會(huì)產(chǎn)生惡臭味，兼性厭氧菌會(huì)產(chǎn)生輕臭味。
c、溫度：細(xì)菌在30～37度容易繁殖，霉菌在20～30度容易繁殖。
d、pH值：細(xì)菌在pH7.0～8.5容易繁殖，霉菌在pH4.5～7.0容易繁殖，pH>9細(xì)菌、霉菌繁殖概率Z小。
3）磨削液腐敗劣化后的現(xiàn)象
a、輕度腐臭。
b、液色灰褐或桃紅（鐵離子析出），但要與磨削物過(guò)多區(qū)別開。
c、pH突變，一般是自pH<8以后快速下降，部分合成液pH值上升。
d、粘度增大，乃至析出膠狀物。
e、乳化液破乳分層。
f、出現(xiàn)生銹、切削功能下降的后果。
?。?）保證磨削液的良好管理
1）原液管理應(yīng)避免酷冷暴曬和長(zhǎng)期存放，冬季5攝氏度以上存放，夏季防止陽(yáng)光直射，Z好三個(gè)月以內(nèi)使用。否則乳化油低溫破乳，不可恢復(fù)。
2）工作液配制濃度管理工作液的濃度是充分發(fā)揮磨削液功能的基礎(chǔ)，濃度過(guò)低，會(huì)影響磨削功能。濃度過(guò)高，也會(huì)影響功能的正常發(fā)揮，如果從防腐角度看，還是濃度適當(dāng)增加一些為好。大量事實(shí)表明，磨削液濃度2～4%時(shí)，微生物繁殖Z快。5～10%較好。在濃度管理中，如果有條件，實(shí)行系統(tǒng)供液或集中配制或?qū)Ｈ伺渲贫际呛棉k法。Z低要求就是不能只補(bǔ)充水，不加或少加原液，以及不計(jì)量配制。
通過(guò)到福建東南不銹鋼公司實(shí)踐，我們切實(shí)地看到了磨削液在外圓磨床上的應(yīng)用。例舉其中一個(gè)改造項(xiàng)目如下：磨削液腐敗發(fā)臭的改進(jìn)
（1）更換新液時(shí)，對(duì)液箱、管道、機(jī)床進(jìn)行徹底清洗。如果不清洗或清洗不徹底，尤其是換液前存在已腐敗的磨削液，換液后幾天之內(nèi)就會(huì)腐敗。換液前清潔全過(guò)程：
1.排放廢液。
2.清除磨削液箱壁，床面上的磨屑、污泥、鐵銹、水垢，然后用水清洗箱體。
3.用系統(tǒng)清洗劑清洗箱壁床面，除去油污，并循環(huán)清洗管道3小時(shí)并排凈清洗液。
4.用低濃度磨削液加殺菌劑，循環(huán)大于1小時(shí)并擦拭箱壁床面，進(jìn)行殺菌。
5.配制加入新液。選用清潔的水源（自來(lái)水），必要時(shí)對(duì)配液用水進(jìn)行殺菌處理。磨削液的濃度配制為5～10%，量具采用糖量?jī)x。
（2）在用磨削液的管理
1.保持清潔：防止異物進(jìn)入，不用磨削液洗手和棉紗等。
2.及時(shí)清除磨屑。
3.每日開機(jī)循環(huán)磨削液1小時(shí)：Z好上午0.5小時(shí)，下午0.5小時(shí)。
4.經(jīng)常檢測(cè)切削液的pH值，當(dāng)pH值低于9時(shí)，及時(shí)補(bǔ)充新液和自來(lái)水
5.磨削液消耗后，及時(shí)補(bǔ)充新液和水。
6.根據(jù)工作時(shí)間長(zhǎng)短和季節(jié)變化，制訂更換周期。不要等腐敗后再換，磨削液腐敗后對(duì)磨床、工件材料、周圍環(huán)境、操作者都有影響，還可能影響新液的壽命和使用功能。
7.當(dāng)pH值低于8對(duì)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分別加入原液、殺菌劑、pH值調(diào)整劑。
通過(guò)更換新液和在用新液的嚴(yán)格管理，磨削液沒(méi)有再出現(xiàn)發(fā)臭現(xiàn)象。
綜上所述，合理使用磨削液可以提高刀具使用壽命及表面加工光潔度，保證使用后對(duì)廢液進(jìn)行處理，滿足環(huán)保的要求，且其成分對(duì)人體健康應(yīng)無(wú)危害。現(xiàn)在，磨削加工冷卻潤(rùn)滑方法的重點(diǎn)發(fā)展方向是開發(fā)無(wú)污染的磨削液。在海西經(jīng)濟(jì)不斷建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，環(huán)保磨削液必將在磨床加工中得到更快的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]程益良，機(jī)械加工實(shí)習(xí)。北京；機(jī)械工業(yè)出版社，1993
[2]陶乾·金屬切削原理·哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，1963
[3]櫻井俊男，切削與磨削液。劉鎮(zhèn)昌譯，北京；機(jī)械工業(yè)出版社，1987
[4]陳日曜，在鋼料薄層切削下切削厚度與切削速度對(duì)已加工表面狀態(tài)的影響。工具技術(shù)，1980，1
來(lái)源： 《信息化建設(shè)》2015年06期
