在汽車製（zhì）造過程中，對諸如鋁合金發動機等部件進行高速加（jiā）工可有效提高生產效率。針對（duì）鋁合（hé）金材料在高速加工中呈（chéng）現出的不同特（tè）性，選擇正確的切削液（yè）產品不僅有利於保證工件質量，而且可有效減少刀具磨（mó）損（sǔn），延長刀具使用壽命。

      在汽車鋁合金發動（dòng）機和傳（chuán）動件的生產過程中，高速加工（HSM）為提高生產率、改善（shàn）工件質量提供了可能性（xìng）。使用高轉（zhuǎn）速和高進給率加工不僅可以提高（gāo）生產效率，還可以（yǐ）提高加工的（de）表麵粗糙度，降低（dī）切削力。這些效果的產生源（yuán）於切削過程中產生的熱量（liàng）減少，刀具和工具（jù）表麵的接觸時間縮短，以及金屬剪切應力性（xìng）能受到了限製，而通常在高速加工條件下剪切應力會超（chāo）過極限。

      關（guān）於高速加（jiā）工中的水基切削液，盡管人們目前對於諸如切削液的穩定性和泡沫性能的重要意義有（yǒu）所認識，但對切削（xuē）液潤滑和冷（lěng）卻性能的要求，以及該要求與傳統的低速加工條件下有何不同，卻了（le）解甚少（shǎo）。本文重點討論在高速和低（dī）速切削條件下（xià）鋁合金加工性能的不同，以（yǐ）及切削液與其組成對增強切削性能的影響。同時，就（jiù）設計精良的鋁合金切削液（yè）在目前以及將來高速切削（xuē）在製造業持續應用的勢頭下的（de）重要（yào）性，給出深刻見（jiàn）解。

      高速加工與（yǔ）傳統加工（gōng）對比（bǐ）

      為了更（gèng）好地（dì）理解金（jīn）屬加工液在鋁合金高速（sù）加工中的影（yǐng）響，本文（wén）在傳統（tǒng）低速加工（gōng）和高速加工條件下分別進行了機械加工試驗。在高速加工的研究中（zhōng），有專業人士認為，切屑和刀具間產生的熱量將隨著切削速度的增加而增加，直至達到被加（jiā）工金屬的臨界速度。到（dào）達（dá）該臨界速度後，切屑去除溫度將隨進一步的加工速（sù）度（dù）增加而降低。按這種分析，假設機械（xiè）加工性能（切削力、積屑瘤的形成及工具磨損等（děng））全（quán）部會受到刀具和切屑（xiè）界麵所產生的熱量的影響，那麽將會出現這樣一種預期結果，即（jí）在到達切削速度峰值之前，所有的加工性能將隨切削速度的增（zēng）加而降低（dī），然後在速度超過（guò）峰值後性能開始提高。為了印證這種假設，本（běn）文對380鑄鋁進行了機械加工實驗，切削速度分別為低於、等於和高於非（fēi）鐵金屬的切削速度峰（fēng）值。實驗采用直徑0.25 in（1 in=25.4 mm）的硬質合金台階鑽，加工材質為Al 380，主軸速度分別（bié）為2 900 r/min、10 000 r/min和18 000 r/min，而這3個切削速（sù）度（dù）依次對應的是（shì）低於、等於和高於與切屑去除溫（wēn）度相關的臨界速度（見圖（tú）1）。

      為（wéi）了評（píng）估在3個不（bú）同切削速度下的機械加工性（xìng）能，對軸向加（jiā）工力（lì）、刀（dāo）具後刀麵磨損、加工後的表麵粗糙度和孔徑均進行了測試。軸向加工力不僅是對（duì）加工所需要能（néng）量（liàng）的一種測量（liàng），還為刀具所（suǒ）需（xū）的機械和熱量要求，以（yǐ）及（jí）固定加工（gōng）條件（jiàn）下可預期的刀具壽命提供了一種間接的測量。圖2給出了在（zài）3種（zhǒng）切削速度下的平均軸向加（jiā）工力測試數據，可以看出（chū），當速度由2 900 r/min增加至（zhì）10 000 r/min時，軸（zhóu）向加（jiā）工（gōng）力也發（fā）生了明顯的攀升，而（ér）當速度繼續增大至高（gāo）速（sù）加工條件（jiàn）下（18 000 r/min）時，切削力事實上開始出現了平穩下降（jiàng）的態（tài）勢。由此可以得出一個推論（lùn），即在（zài）高速加工條件下，刀具所受的力和熱量方（fāng）麵的要求是降低的，從而刀具磨損有可能會得到改善。為了支持這樣的論斷，特進行了刀具後（hòu）刀麵磨損的測試，該測試需（xū）要在用化學方法去除刀具切削麵上的積屑瘤（liú）後進（jìn）行。圖3和圖4顯示了三種切（qiē）削速度下刀具後刀麵的磨損長度，當切削速度由2 900 r/min增至10 000 r/min時（shí），磨損明（míng）顯降低，而且當達到高速加工18 000 r/min條件下時，磨損進（jìn）一（yī）步降低了。

      雖然刀具磨損是鋁合（hé）金加工中的一個重要問題（tí），但刀具上形成的積屑瘤的（de）數量和程度通常是更為關鍵的考查參數。積屑瘤形（xíng）成以後（hòu）往往會造成加工（gōng）表麵變差（chà），加（jiā）工尺寸或（huò）孔徑大小精度（dù）的誤差。為（wéi）了（le）評估高（gāo）速加工對該參數的影響（xiǎng），分別在3種切削速度下，對刀（dāo）具上形成的積屑瘤的程度，以及所（suǒ）加工孔的粗糙度和（hé）形態進行了測量。雖（suī）然積屑瘤的（de）形成是一個極其動態（tài）的（de）過程，因為刀具切削刃上粘附（fù）的金屬，其（qí）形成和（hé）脫落是在不斷發生的，對機加工後的（de）刀具進行檢查（chá）仍然可以（yǐ）提供一種有用的趨勢評估。如圖5所示，它清楚地顯示出，采用18 000 r/min的高速切削，在切削刃（rèn）上形成的積屑瘤（liú）水（shuǐ）平得到了（le）顯著降低。

      隨著（zhe）高速加工條件下積屑瘤的降低，可以預期加工表麵粗糙度和孔的（de）形態（從孔頂端到末端尺寸精度的連續（xù）性）也將在高速切削中得到提高（gāo）和優化。圖6和圖7分別顯示了在三種（zhǒng）切削速度下所獲得的孔（kǒng）的粗糙度和形態。與低速條件（jiàn）下相比，高速切削（18 000 r/min）時孔的粗糙度和形態（tài）被（bèi）提高，這與（yǔ）積屑瘤的測（cè）試結果（guǒ）一致（zhì）。

      盡管最初的想法是（shì）高速加工可（kě）能會導致更為苛刻的加工狀況，並由（yóu）此產（chǎn）生（shēng）高的切削力（lì）、工具磨損（sǔn）和變差的表麵粗糙度，但從本文（wén）研究的數（shù）據結果來看，隨著切削條件趨於更高的加（jiā）工速度，整體的刀具和（hé）加工孔的質量都提高了。從而可（kě）以得出結論：高速（sù）切削可以給工件質量帶來益處，並且可以提高生產率。

      鋁合金高（gāo）速加工中的切削液

      了解了高切削速度、低切削力、刀具磨損降低和表麵粗糙度提高是可以獲得的，那麽一個問題就（jiù）產生了：高速加（jiā）工（gōng）所采用的金屬加工液，需要與目前低速條件下使用的切削液一（yī）樣有效和高質量嗎？其潤滑和冷（lěng）卻（què）性能如何？

      為了解決這（zhè）一問（wèn）題，進行了高速切削實驗來評估各種鋁合金的水基切削液的性能，並測（cè）試切削性能是否會受到所用切削液的（de）影響。為進行這項研究，采用了4種目前在製造業（yè）廣泛使用,且被認為代表了（le）當今鋁合金加工用切（qiē）削液發展（zhǎn）水平的產品，並讓它們每一個都經受高速切削條（tiáo）件下的試驗（yàn）。雖（suī）然這4種水（shuǐ）基切削液被認為都是（shì）有效（xiào）的，但它們在更（gèng）低、更傳統的（de）切削（xuē）速（sù）度下表現出了不同的性能。這些切（qiē）削不同可能來自於切削液的配方組成、潤（rùn）滑添加劑的類（lèi）型及其乳化性能，或（huò）者（zhě）是這些因素共同作用的結果。然而，我（wǒ）們意識到，如果在高（gāo）速加工中所使用的切削（xuē）液能成（chéng）為（wéi）一個重要的（de）影響切削性能的因素，那麽，在18 000 r/min的高速切削速度下，切（qiē）削性能的（de）差別就應該能夠被觀察（chá）到（dào）。

      在試驗（yàn）中（zhōng）采用的4種切削液都屬於大粒徑水包油型的乳液，在顯微鏡下可以觀察到分散在水相中油滴的大小有明顯區別，這些區（qū）別可以影響到切削液的性質和加工（gōng）效果，因此，在評估一種水基（jī）切削液的（de）性質和潛在應用的時候（hòu），乳液粒徑是一種非常有用的信息。

      下麵（miàn）講述在18 000 r/min切削（xuē）速度下加工Al 380的試驗，4種切削液對應的加工表麵粗糙度和刀具後刀麵磨損（sǔn）均進行了測試。結果（guǒ）（見圖8、圖9）清楚地顯示（shì）出，所使用的切削液顯著地影響了刀具磨損和粗糙度（dù），Q81和Q30-P產生了最好的刀具壽命和孔的（de）粗糙度。可見，使用和選（xuǎn）擇（zé）正確的切削液不僅會影（yǐng）響加工性（xìng）能，而（ér）且能進一步提高工件（jiàn）質量和刀具壽命。

      結語

      機械加工試（shì）驗分別在低速傳統切削速度下（xià），以及（jí）高速加工條件下進行，結果顯示，在高速加工條件（jiàn）下，伴（bàn）隨著生產率（lǜ）的提高，還可以使切削力和工件（jiàn）質量得到改善（shàn）。這些改善體現在（zài）：在切（qiē）削速（sù）度達到18 000 r/min時（shí），刀具磨損和刀具積屑瘤減少，有（yǒu）效提高了被加工件的表麵粗糙度。

      在（zài）高速加工條件下，伴隨著加工性能的改善，從實驗（yàn）結果還可以看（kàn）出（chū），所使用的切削液（yè）能夠對重要的測量參數產生顯著（zhe）影響，如刀具磨損和（hé）工（gōng）件質量。因此，我（wǒ）們可以得出結論：伴（bàn）隨著高（gāo）速（sù）加工在製造業的持續發展，切削液（yè）的配方組成和由此帶來的產（chǎn）品性能特點，將繼續在影響加工質量方麵（miàn）發（fā）揮重要作用。