在汽車製（zhì）造過程中，對諸如鋁合（hé）金發動機等部件進行高（gāo）速加工（gōng）可有效提高生產效率。針對鋁合金材料在高速加工中呈（chéng）現出的不同特性，選擇正確的切削（xuē）液產品（pǐn）不僅有利（lì）於保證工（gōng）件質量，而且可有效減少刀具磨損，延長（zhǎng）刀具使用壽命。

      在汽車（chē）鋁合金發動機和傳動件的（de）生產過程中，高速加工（HSM）為提高生（shēng）產率、改善工件質量提（tí）供了可能性。使用高轉速和高進給率加工不僅可以提（tí）高生產效率，還可以提高加工的表麵粗（cū）糙度，降低（dī）切削力。這些效果的產生源於切（qiē）削過（guò）程中產生的熱量減（jiǎn）少，刀具（jù）和工具表麵的接觸時間縮短，以及金屬剪切應力性能（néng）受到了限製，而通常在（zài）高速加工條件下剪切應力會超過極限。

      關於高（gāo）速加工中的水（shuǐ）基切削液，盡管人們目前對於諸如切削（xuē）液的穩定性和泡沫性能的重要意義（yì）有所認識，但對切削液潤滑和冷卻性能的要求，以及該（gāi）要求（qiú）與傳統的低速加工條件下有何不（bú）同，卻（què）了解甚少。本文重點討論在（zài）高速和低速切削條件下鋁合金（jīn）加工性（xìng）能的不同，以（yǐ）及切削液與其組成對增（zēng）強切削性能（néng）的影響。同時，就設計精良的鋁合金切削液在目前以及（jí）將來（lái）高速切削在製造業持續應用（yòng）的勢頭下的重要性，給出深刻見解。

      高速加工與傳（chuán）統加工對比

      為了更好地理解金屬加工液在鋁合（hé）金高速加工中的影響，本文在傳統低速加工和高速加工條件下分別進行了機械加工（gōng）試驗。在高（gāo）速加工的研究中，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，直至達到被加工金屬（shǔ）的臨界速度。到（dào）達（dá）該臨界速度後，切屑去除溫度將隨（suí）進一步的加工速度增加而降低。按這種分析，假設機械加工性能（切削力、積屑（xiè）瘤的形（xíng）成及工具磨損等）全部會受到刀具和切屑界麵所（suǒ）產生的熱量的影響，那麽將會出現（xiàn）這樣一種預期結果，即在到達切削速度（dù）峰值之前，所有的加工性能將隨切削速度的增加而降低，然後在速度超過峰值後性能開始提高。為（wéi）了印證這種假設（shè），本文對380鑄（zhù）鋁進行了（le）機械（xiè）加工實驗，切削（xuē）速度分別為低於、等（děng）於（yú）和高（gāo）於非鐵金屬的切削速度峰值。實驗采用（yòng）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，主軸速度分別為2 900 r/min、10 000 r/min和18 000 r/min，而這3個切削速度依（yī）次對應（yīng）的是低於、等於和高於與切屑去除溫度相關的臨界速度（見圖1）。

      為（wéi）了（le）評（píng）估在3個（gè）不同（tóng）切削（xuē）速度下的機械加工性能，對軸向加工力、刀具後刀麵磨損、加工後的表麵粗糙度和孔徑均進行了測試。軸向加工（gōng）力不僅是對（duì）加工所需（xū）要能量的一種測量，還（hái）為刀具所需的機械和熱量要（yào）求，以及固定加工條件下可預期的刀具壽命提供（gòng）了一種間接的測量。圖2給出了在3種切削速度下的平均軸（zhóu）向加工力測（cè）試數據，可以看（kàn）出，當速（sù）度由2 900 r/min增加至10 000 r/min時，軸向（xiàng）加工力也發生了明顯的攀升，而當速度繼（jì）續增大至（zhì）高速加工條件下（18 000 r/min）時，切削力事實上開始出現（xiàn）了平穩下降的態勢。由此可以得出一個推（tuī）論，即在高速加工條件（jiàn）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（shàn）。為了支持這樣的論斷，特進行（háng）了刀具後刀麵磨損的測試，該（gāi）測試需要在用化學方（fāng）法去除刀具切削麵上的積屑瘤後進行。圖3和圖（tú）4顯（xiǎn）示了三種切削速度下刀具後刀麵的磨（mó）損長度，當（dāng）切削速度由2 900 r/min增至10 000 r/min時，磨損明顯降低，而且當達到高速加工18 000 r/min條件下時（shí），磨損進一步降低了。

      雖然刀具磨損是鋁合金加工中的一個重要問題，但刀具上形成（chéng）的積屑瘤的（de）數量和程度通常是更為關鍵的考查參數。積屑瘤形成以後往往會造（zào）成加工表麵變差，加工尺寸或孔徑（jìng）大小精度的誤差（chà）。為了評估高速加（jiā）工（gōng）對該參數的（de）影響，分別在（zài）3種（zhǒng）切削速度下，對刀具上形（xíng）成的積屑瘤的程度，以及所加工孔的粗糙度和形態進行了測量。雖然積（jī）屑瘤的形成是一個極其動態的過程，因為刀具切削刃上粘附的（de）金屬，其形成和脫落是在不斷發生的，對機加工後的刀（dāo）具進行檢查仍然可以提供（gòng）一種有（yǒu）用（yòng）的趨勢（shì）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，在切削刃上形（xíng）成的積屑瘤水平得（dé）到了顯著（zhe）降低。

      隨著高速（sù）加（jiā）工條件下積屑瘤的降低，可以預期加工表麵粗糙度（dù）和（hé）孔的形態（從（cóng）孔頂端到末（mò）端尺寸精度的連續性）也（yě）將在高速切（qiē）削中得到提高和優化。圖6和圖7分別顯示了（le）在三種切（qiē）削速度下所獲得的孔的粗糙度和（hé）形態。與低速條件下相比，高速切削（18 000 r/min）時孔的粗糙度和形態被提高，這與積屑瘤的測試結果一致。

      盡管最初的想法是高速加工可能會導致更為苛刻的（de）加（jiā）工狀況，並由此產生高的切削力、工具磨損和變差的表麵粗糙度，但從本文研究（jiū）的數據（jù）結果來看，隨著切削條件趨（qū）於更高的加工速度，整體的刀具（jù）和加工孔的質（zhì）量都提高了。從而可以得出結論（lùn）：高速切（qiē）削（xuē）可以給工件質量帶來益（yì）處，並且（qiě）可以提高生產率。

      鋁合金高速加（jiā）工中的切削液

      了解了高切削速（sù）度、低切削（xuē）力、刀具磨損降低和表麵粗糙度提高是可以獲（huò）得的，那麽一個問題就產生了：高速加工（gōng）所采用的金屬加（jiā）工液，需要與目前低速條件下使用的切削液一樣有效和高質量嗎？其潤滑和冷卻性能如何？

      為了解決這一問題，進（jìn）行了高速切削實驗（yàn）來評估各種鋁合金的水（shuǐ）基切削液的性能，並測試切削性能（néng）是否會受到所用切削液的（de）影響。為進行這項研（yán）究，采用了4種目前在製造業廣泛使用,且被（bèi）認（rèn）為代表了當今（jīn）鋁合金加工用切削液發展水平（píng）的產品（pǐn），並讓它們每一個（gè）都經（jīng）受高速切削條件下的試驗（yàn）。雖然這4種水基切削液被認為都是有效的，但它們在更低、更傳統（tǒng）的切削速度下表現出了不同的性能。這些切削不同可能來自於切削液的配方組成、潤滑添加（jiā）劑的類型及其乳化性能，或者是這些因素共同作用的（de）結果。然而，我們意識到，如果在高速加工中所使用的切削液能成為一個（gè）重要的影響切削性（xìng）能（néng）的因素，那（nà）麽，在18 000 r/min的（de）高速切削速度下，切削性能的差別就應該能夠被觀察（chá）到。

      在試驗中采用的4種切削液都屬於大粒徑水（shuǐ）包油型的乳液，在顯微鏡下可以（yǐ）觀察到分散在水相中油滴的大小有（yǒu）明（míng）顯區別，這些區別可以影響到切削（xuē）液的性質和加工效（xiào）果，因此，在評估一種水基切削液的性質和潛在應用（yòng）的（de）時候，乳液粒徑（jìng）是一（yī）種非（fēi）常有用的信（xìn）息。

      下麵講述在18 000 r/min切（qiē）削速度下加工Al 380的試驗，4種（zhǒng）切削液對應（yīng）的加工表麵粗糙度和刀具後刀麵磨（mó）損均進行了測試。結果（見圖（tú）8、圖9）清（qīng）楚地顯示出，所使用的切削液顯著地影響（xiǎng）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（kǒng）的粗糙（cāo）度。可見，使（shǐ）用和選（xuǎn）擇（zé）正確的切削液不僅會影（yǐng）響加工性能，而且能進（jìn）一步提（tí）高工件質量和（hé）刀具壽命。

      結語

      機械加工試驗分別在低速傳統切削速度（dù）下，以及高速加工條件下（xià）進行，結果顯示，在高速加工條件下，伴隨著生產率的提高，還可以使切削力和工件質量得到（dào）改善（shàn）。這些改善體現在：在切削速度達到18 000 r/min時，刀具磨損和刀具（jù）積（jī）屑瘤減少，有效（xiào）提高了被（bèi）加工件的（de）表麵（miàn）粗糙（cāo）度（dù）。

      在高速（sù）加工條件下，伴隨著（zhe）加工性能的改（gǎi）善，從實驗結果還可以看出，所使用的切削液能夠對重要的測量參數產生顯著影響（xiǎng），如刀具磨損和（hé）工件質量。因此，我們可以得（dé）出結論：伴隨（suí）著（zhe）高速加工在製造業的持續發展（zhǎn），切削液的配方組（zǔ）成和由此帶來的產品性能特點，將（jiāng）繼續在影響加工質量方麵發揮重要作用。