在汽車製造過程中，對諸如鋁合金發動機等部件進行高速加工可有效提高生產效率。針對鋁合金材料（liào）在高速加工中呈現出的不同特（tè）性，選擇（zé）正（zhèng）確（què）的切削（xuē）液產品不僅有利於保（bǎo）證工件質量（liàng），而且可有（yǒu）效減少刀具磨損，延長（zhǎng）刀具（jù）使用壽命。

      在汽車鋁合金發動機和傳動件（jiàn）的生產過程中，高速（sù）加工（HSM）為（wéi）提高生產率、改善工件質（zhì）量提供了可能性。使用高轉速和高進給率加工不僅可以提高生產效率，還可以提高（gāo）加工的表（biǎo）麵粗糙度，降（jiàng）低（dī）切（qiē）削力。這些效果的產生源於切削過程中產生的熱量減（jiǎn）少，刀具（jù）和工具表麵的接觸（chù）時間縮短，以及金屬剪切應力性能受到了限製（zhì），而通常（cháng）在高速加工條件下剪切應力會超過極限。

      關於高速加（jiā）工（gōng）中的（de）水基切削液，盡管人們（men）目前對於諸如切削液的穩定性和泡沫性能的重要意（yì）義（yì）有所認識，但對切削液潤滑（huá）和冷卻（què）性能的要求，以（yǐ）及該要求與傳統的低速加工條件下有何不同，卻了解甚少。本文重（chóng）點討論在高速和低速（sù）切（qiē）削條件下鋁合金加工性能的不同，以及切削液與其組成對增強切削性能的影響。同時，就設計精良的鋁合金切削液在目前以及（jí）將來高速切削在製（zhì）造業持續應用的（de）勢（shì）頭下的重要性，給出深刻見解。

      高速加工與傳統加工對比

      為了更好地理解金屬加工液在鋁合金（jīn）高速加工中的影響，本文在傳統（tǒng）低速加工和高速加工條件下分別（bié）進行了機械加工試驗。在高速加工的研究中，有專業人士認為，切屑和刀（dāo）具間產（chǎn）生（shēng）的（de）熱量將隨著切削速（sù）度（dù）的增加而增加（jiā），直至達到被加工金屬的臨界速度（dù）。到達該臨界速度後，切屑去除（chú）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）瘤的形成及工具磨損等）全部會受到刀具和切屑界麵所產生的熱量的影響，那（nà）麽將會（huì）出現這樣一（yī）種預期結果，即在到達切削速度峰值之前（qián），所有的加工性能將隨切削速度的增加而降低（dī），然後在速度超過峰（fēng）值後（hòu）性能開始提高。為（wéi）了印證這種假設，本文對380鑄鋁進行了機械（xiè）加工實驗，切削速度分別為低於、等於（yú）和高於非鐵金屬（shǔ）的切削速（sù）度峰值。實（shí）驗采用直徑（jìng）0.25 in（1 in=25.4 mm）的硬質合金台階（jiē）鑽，加工材質為Al 380，主（zhǔ）軸速度分（fèn）別為2 900 r/min、10 000 r/min和18 000 r/min，而這3個切削（xuē）速度（dù）依次對（duì）應的是低於、等於和高於與切屑去除溫度相關的臨界速度（見圖1）。

      為了評估在3個不同切削速度下的機械加工性能，對（duì）軸向加工力（lì）、刀（dāo）具後刀（dāo）麵磨損、加工（gōng）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加工所（suǒ）需要能量的一種測量，還為刀具所需（xū）的機械和熱量要求（qiú），以及固定加工條件下可預期的刀具壽（shòu）命提供了一（yī）種間（jiān）接的測量。圖2給出了在3種切削速度（dù）下的平均軸向加（jiā）工力（lì）測試（shì）數據，可以看出，當速度由（yóu）2 900 r/min增（zēng）加至10 000 r/min時，軸向加工力也發生了明（míng）顯的攀升，而當速度繼續增大至高速加工條件下（xià）（18 000 r/min）時，切削力事實上開始（shǐ）出現了平穩下降的態勢。由此可以得出一個推（tuī）論，即在高速加工條件下，刀具所受（shòu）的力和熱量（liàng）方麵的要求是降低的，從而（ér）刀具磨損有（yǒu）可能會得到改（gǎi）善（shàn）。為了支持這樣的（de）論斷（duàn），特進行（háng）了（le）刀具後（hòu）刀麵磨損（sǔn）的（de）測試，該測試需（xū）要在用化學方（fāng）法去除刀具切削（xuē）麵上的積屑瘤後進行。圖3和圖4顯示了（le）三種切削速（sù）度下（xià）刀具後刀麵（miàn）的磨損長（zhǎng）度，當切削速度（dù）由（yóu）2 900 r/min增至10 000 r/min時，磨損明顯降（jiàng）低，而且當達到高速加（jiā）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（zhōng）的一個重要問（wèn）題，但刀具上形成的積屑瘤的數量和程度通常是更為關鍵的考查參數。積屑瘤形成以後（hòu）往往（wǎng）會造成加工表麵變差，加工（gōng）尺寸或孔徑大小精度的誤（wù）差。為了評（píng）估高速加工（gōng）對（duì）該參數的（de）影響，分別在3種切削速度下，對刀具上形成的積屑瘤的程度，以及所加工（gōng）孔的（de）粗糙度和形態（tài）進行（háng）了測量。雖然（rán）積屑瘤（liú）的形成是一個極其動態的過程，因為（wéi）刀具切削刃上粘附的金屬，其形成和脫落是在不斷發生（shēng）的，對機加工後的（de）刀具進行檢查仍然可以提供一種有用的趨勢評估。如圖5所（suǒ）示，它清楚地顯示（shì）出，采用18 000 r/min的高速切削，在切削（xuē）刃（rèn）上形成的積屑瘤水平（píng）得（dé）到了顯著降低。

      隨著高速加工條件下積屑瘤的降低（dī），可以預期加工表麵粗糙度（dù）和孔的形態（tài）（從孔頂（dǐng）端到末端尺寸精度的連續性）也將在高速切削中得到提高和優化。圖（tú）6和圖7分別顯示了在三種切削速度下所獲得的孔的粗糙度和形態。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（tài）被提（tí）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（dǎo）致更為苛刻的加工狀況，並由此產生高的切削力（lì）、工具磨損和變差的表麵粗糙度，但從本文研究的數據結果來看，隨著切削條件趨於更高的加工速度，整（zhěng）體的刀具和加工孔的質量都（dōu）提高了。從而可以得出結論：高速切削可以給工件質（zhì）量帶來益處，並且可以提高生產率。

      鋁合金高速加（jiā）工中的切削液（yè）

      了解了高切削速度、低切削力（lì）、刀具磨損降低和表麵（miàn）粗糙度提高是可以（yǐ）獲得的，那麽一個問題就產（chǎn）生了：高速加工所采用的金屬加（jiā）工液，需要與目前低速（sù）條件下使用的切削液一樣有效和高質量嗎（ma）？其潤滑和冷卻性（xìng）能如何？

      為了解決這一問題，進行了高速切削實驗來評估各種鋁合金的水基（jī）切削液的性能（néng），並測試切削（xuē）性能是否會受到所用切削液的影響。為進行這項研究，采用了4種目前在製造業廣泛（fàn）使用,且被認為代表了當今鋁合金加工（gōng）用（yòng）切削（xuē）液發展水平（píng）的產（chǎn）品，並讓它們每一個都（dōu）經受高速切（qiē）削條件下的試驗。雖然這4種（zhǒng）水基切削液被認為都是有（yǒu）效的，但它們在（zài）更低（dī）、更傳統的切削速度下表現出（chū）了不同的性能。這些切削不同可能（néng）來自於切（qiē）削液的配方組成、潤滑添加劑的類型及其乳化性能，或（huò）者是這些因素共同作用的結果。然而，我們意識（shí）到，如（rú）果在高速加工中所使用的切（qiē）削液能成為一個重要的影響切削性能的因（yīn）素，那麽，在18 000 r/min的（de）高速切（qiē）削速度下，切削性能的差別就應（yīng）該能夠被觀察（chá）到。

      在（zài）試驗中采用的4種切削液（yè）都屬於大粒徑水包油型的乳液，在顯微鏡下（xià）可以觀（guān）察到分散在水相中油（yóu）滴的（de）大小有明顯區別（bié），這些區別可以影響（xiǎng）到切（qiē）削液（yè）的性質和加（jiā）工效果，因此，在評估一種水基切削（xuē）液的性質和潛在應用的時候，乳液粒徑是一種非常有用的信息。

      下麵講述在（zài）18 000 r/min切削速度下加工Al 380的試驗，4種切削液對應的加工表麵粗糙度（dù）和刀（dāo）具後刀麵磨損均進行了測試。結果（見圖8、圖9）清楚地顯示出，所使用的切削（xuē）液顯著地影響了刀具磨損（sǔn）和粗糙度，Q81和Q30-P產生了最好的刀具壽命和孔的粗糙度。可見，使用和選擇正確的切削液不僅會影響加工性能，而且能進一步提高工件質量和刀具壽命。

      結語

      機械加工試（shì）驗分別在低速傳統切削速度下，以及高速加工條件下進（jìn）行，結果顯示，在高速加工條件（jiàn）下，伴隨著生產率的提高，還（hái）可以使切削力和工件質（zhì）量得到改善。這些改善體現在：在（zài）切削速度達（dá）到18 000 r/min時，刀具（jù）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。

      在高速加（jiā）工條件下，伴隨著加工性能的改善，從實驗結（jié）果還可以看出，所使用的切削液能夠（gòu）對重要的測量參數產（chǎn）生顯著影響，如刀具磨損和工（gōng）件質量。因此，我（wǒ）們可以得出（chū）結論：伴隨著高（gāo）速加工在製造業的持續發展，切削液的配方組成和由此帶來的產品性能特（tè）點，將繼續在影響加工質量方（fāng）麵發揮重要作用。