淺析磨削液在磨床上的運用
2016-08-16唐雄
（福建建筑學校）
摘 要：在概述了磨削液的功能的基礎上，指出了目前冷卻潤滑方法在磨削加工過程存在的不足；指出磨削液使用存在的幾個負面問題，提出保證磨削液的Z佳功能必須加強的幾點工作。
關健詞：磨削加工；冷卻；潤滑；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，尺寸精度公差等級能達到IT5～IT6，表面光潔度高。磨削的另一特點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合金等〔1〕。在磨削加工過程中，砂輪和工件材料之間既發生磨削又發生刻劃和劃擦，因而產生大量的磨削熱，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，因而在工件上產生了大量的磨削熱，磨削區溫度可達400～1000℃左右〔2〕，在這樣的高溫下，工件材料會發生變形和燒傷，砂輪也會嚴重磨損，磨削質量下降。為了將大量的磨削熱帶走，降低磨削區的溫度，減少砂輪磨損，延長砂輪的壽命、提高加工表面質量，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具備更佳的冷卻功能。其加工時能帶走磨削區大量的熱量，降低了磨削溫度，提高了砂輪的耐用度，提高了生產效率。
（2）潤滑功能在磨削中，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，延長砂輪壽命并提高加工件表面光潔度。
（3）清洗功能在磨削中產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。
（4）防銹功能如果磨削液不能提供良好的防銹功能，就可能會造成工件加工過程產生銹蝕，從而使產品報廢。因此磨削中要選擇具有一定防銹性能的磨削液。
通過查看使用幾種磨削液與干磨削比較的潤滑效果〔3〕，有使用磨削液的加工潤滑效果好，在高速運轉加工過程中，砂輪表面與工件表面發生劇烈摩擦。磨削加工壓力很高，Z高溫度可達1000℃以上。這時使用磨削液如果不能發揮其良好的潤滑功能，就會造成砂輪嚴重的磨損，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直接影響冷卻潤滑效果。磨削加工時不管是內外圓磨削，還是平面磨削，如果將磨削液的噴嘴位置放錯導致磨削液澆注方向不對，這時磨削液由于砂輪高速旋轉產生巨大的氣流阻礙了無法進入磨削區，所以在磨削加工過程時不能及時得到冷卻，這時磨削液對磨削區的工件磨削熱不起任何冷卻作用，只能對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、環保問題和影響操作加工者的健康等幾個負面問題。
在磨削加工時，采用適當的磨削液，對改善表面光潔度的效果，往往比減小磨削厚度的效果大〔4〕。為了能切實保證磨削液的Z佳功能，使其四大功能真正落實到實處，發揮它的作用，我覺必須加強以下幾點工作：
（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，使磨削液發生生物化學變化的結果。引起腐敗的微生物有真菌、細菌和酵母菌等。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常有以下幾種代表性細菌：
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：是磨削液發臭的另一主要菌屬，在無氧條件下繁殖，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：菌體內會產生強酵素，使磨削液發粘，腐敗。
2）微生物快速繁殖的條件
a、營養源充分：磨削液為微生物的繁殖提供了充分的有機物（碳水化合物、脂肪酸、脂肪醇……）、礦物質和微量元素、含氮化合物（有機按硝酸鹽等），以及含硫、磷等。
b、氧氣：嗜氧菌會產生輕臭味，厭氧菌會產生惡臭味，兼性厭氧菌會產生輕臭味。
c、溫度：細菌在30～37度容易繁殖，霉菌在20～30度容易繁殖。
d、pH值：細菌在pH7.0～8.5容易繁殖，霉菌在pH4.5～7.0容易繁殖，pH>9細菌、霉菌繁殖概率Z小。
3）磨削液腐敗劣化后的現象
a、輕度腐臭。
b、液色灰褐或桃紅（鐵離子析出），但要與磨削物過多區別開。
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、出現生銹、切削功能下降的后果。
（2）保證磨削液的良好管理
1）原液管理應避免酷冷暴曬和長期存放，冬季5攝氏度以上存放，夏季防止陽光直射，Z好三個月以內使用。否則乳化油低溫破乳，不可恢復。
2）工作液配制濃度管理工作液的濃度是充分發揮磨削液功能的基礎，濃度過低，會影響磨削功能。濃度過高，也會影響功能的正常發揮，如果從防腐角度看，還是濃度適當增加一些為好。大量事實表明，磨削液濃度2～4%時，微生物繁殖Z快。5～10%較好。在濃度管理中，如果有條件，實行系統供液或集中配制或專人配制都是好辦法。Z低要求就是不能只補充水，不加或少加原液，以及不計量配制。
通過到福建東南不銹鋼公司實踐，我們切實地看到了磨削液在外圓磨床上的應用。例舉其中一個改造項目如下：磨削液腐敗發臭的改進
（1）更換新液時，對液箱、管道、機床進行徹底清洗。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，換液后幾天之內就會腐敗。換液前清潔全過程：
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.用系統清洗劑清洗箱壁床面，除去油污，并循環清洗管道3小時并排凈清洗液。
4.用低濃度磨削液加殺菌劑，循環大于1小時并擦拭箱壁床面，進行殺菌。
5.配制加入新液。選用清潔的水源（自來水），必要時對配液用水進行殺菌處理。磨削液的濃度配制為5～10%，量具采用糖量儀。
（2）在用磨削液的管理
1.保持清潔：防止異物進入，不用磨削液洗手和棉紗等。
2.及時清除磨屑。
3.每日開機循環磨削液1小時：Z好上午0.5小時，下午0.5小時。
4.經常檢測切削液的pH值，當pH值低于9時，及時補充新液和自來水
5.磨削液消耗后，及時補充新液和水。
6.根據工作時間長短和季節變化，制訂更換周期。不要等腐敗后再換，磨削液腐敗后對磨床、工件材料、周圍環境、操作者都有影響，還可能影響新液的壽命和使用功能。
7.當pH值低于8對，要根據現場情況分別加入原液、殺菌劑、pH值調整劑。
通過更換新液和在用新液的嚴格管理，磨削液沒有再出現發臭現象。
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，保證使用后對廢液進行處理，滿足環保的要求，且其成分對人體健康應無危害。現在，磨削加工冷卻潤滑方法的重點發展方向是開發無污染的磨削液。在海西經濟不斷建設發展過程中，環保磨削液必將在磨床加工中得到更快的發展和更廣泛的應用。
參考文獻
[1]程益良，機械加工實習。北京；機械工業出版社，1993
[2]陶乾·金屬切削原理·哈爾濱：哈爾濱工業大學，1963
[3]櫻井俊男，切削與磨削液。劉鎮昌譯，北京；機械工業出版社，1987
[4]陳日曜，在鋼料薄層切削下切削厚度與切削速度對已加工表面狀態的影響。工具技術，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，尺寸精度公差等級能達到IT5～IT6，表面光潔度高。磨削的另一特點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合金等〔1〕。在磨削加工過程中，砂輪和工件材料之間既發生磨削又發生刻劃和劃擦，因而產生大量的磨削熱，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，因而在工件上產生了大量的磨削熱，磨削區溫度可達400～1000℃左右〔2〕，在這樣的高溫下，工件材料會發生變形和燒傷，砂輪也會嚴重磨損，磨削質量下降。為了將大量的磨削熱帶走，降低磨削區的溫度，減少砂輪磨損，延長砂輪的壽命、提高加工表面質量，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具備更佳的冷卻功能。其加工時能帶走磨削區大量的熱量，降低了磨削溫度，提高了砂輪的耐用度，提高了生產效率。
（2）潤滑功能在磨削中，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，延長砂輪壽命并提高加工件表面光潔度。
（3）清洗功能在磨削中產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。
（4）防銹功能如果磨削液不能提供良好的防銹功能，就可能會造成工件加工過程產生銹蝕，從而使產品報廢。因此磨削中要選擇具有一定防銹性能的磨削液。
通過查看使用幾種磨削液與干磨削比較的潤滑效果〔3〕，有使用磨削液的加工潤滑效果好，在高速運轉加工過程中，砂輪表面與工件表面發生劇烈摩擦。磨削加工壓力很高，Z高溫度可達1000℃以上。這時使用磨削液如果不能發揮其良好的潤滑功能，就會造成砂輪嚴重的磨損，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直接影響冷卻潤滑效果。磨削加工時不管是內外圓磨削，還是平面磨削，如果將磨削液的噴嘴位置放錯導致磨削液澆注方向不對，這時磨削液由于砂輪高速旋轉產生巨大的氣流阻礙了無法進入磨削區，所以在磨削加工過程時不能及時得到冷卻，這時磨削液對磨削區的工件磨削熱不起任何冷卻作用，只能對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、環保問題和影響操作加工者的健康等幾個負面問題。
在磨削加工時，采用適當的磨削液，對改善表面光潔度的效果，往往比減小磨削厚度的效果大〔4〕。為了能切實保證磨削液的Z佳功能，使其四大功能真正落實到實處，發揮它的作用，我覺必須加強以下幾點工作：
（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，使磨削液發生生物化學變化的結果。引起腐敗的微生物有真菌、細菌和酵母菌等。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常有以下幾種代表性細菌：
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：是磨削液發臭的另一主要菌屬，在無氧條件下繁殖，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：菌體內會產生強酵素，使磨削液發粘，腐敗。
2）微生物快速繁殖的條件
a、營養源充分：磨削液為微生物的繁殖提供了充分的有機物（碳水化合物、脂肪酸、脂肪醇……）、礦物質和微量元素、含氮化合物（有機按硝酸鹽等），以及含硫、磷等。
b、氧氣：嗜氧菌會產生輕臭味，厭氧菌會產生惡臭味，兼性厭氧菌會產生輕臭味。
c、溫度：細菌在30～37度容易繁殖，霉菌在20～30度容易繁殖。
d、pH值：細菌在pH7.0～8.5容易繁殖，霉菌在pH4.5～7.0容易繁殖，pH>9細菌、霉菌繁殖概率Z小。
3）磨削液腐敗劣化后的現象
a、輕度腐臭。
b、液色灰褐或桃紅（鐵離子析出），但要與磨削物過多區別開。
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、出現生銹、切削功能下降的后果。
（2）保證磨削液的良好管理
1）原液管理應避免酷冷暴曬和長期存放，冬季5攝氏度以上存放，夏季防止陽光直射，Z好三個月以內使用。否則乳化油低溫破乳，不可恢復。
2）工作液配制濃度管理工作液的濃度是充分發揮磨削液功能的基礎，濃度過低，會影響磨削功能。濃度過高，也會影響功能的正常發揮，如果從防腐角度看，還是濃度適當增加一些為好。大量事實表明，磨削液濃度2～4%時，微生物繁殖Z快。5～10%較好。在濃度管理中，如果有條件，實行系統供液或集中配制或專人配制都是好辦法。Z低要求就是不能只補充水，不加或少加原液，以及不計量配制。
通過到福建東南不銹鋼公司實踐，我們切實地看到了磨削液在外圓磨床上的應用。例舉其中一個改造項目如下：磨削液腐敗發臭的改進
（1）更換新液時，對液箱、管道、機床進行徹底清洗。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，換液后幾天之內就會腐敗。換液前清潔全過程：
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.用系統清洗劑清洗箱壁床面，除去油污，并循環清洗管道3小時并排凈清洗液。
4.用低濃度磨削液加殺菌劑，循環大于1小時并擦拭箱壁床面，進行殺菌。
5.配制加入新液。選用清潔的水源（自來水），必要時對配液用水進行殺菌處理。磨削液的濃度配制為5～10%，量具采用糖量儀。
（2）在用磨削液的管理
1.保持清潔：防止異物進入，不用磨削液洗手和棉紗等。
2.及時清除磨屑。
3.每日開機循環磨削液1小時：Z好上午0.5小時，下午0.5小時。
4.經常檢測切削液的pH值，當pH值低于9時，及時補充新液和自來水
5.磨削液消耗后，及時補充新液和水。
6.根據工作時間長短和季節變化，制訂更換周期。不要等腐敗后再換，磨削液腐敗后對磨床、工件材料、周圍環境、操作者都有影響，還可能影響新液的壽命和使用功能。
7.當pH值低于8對，要根據現場情況分別加入原液、殺菌劑、pH值調整劑。
通過更換新液和在用新液的嚴格管理，磨削液沒有再出現發臭現象。
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，保證使用后對廢液進行處理，滿足環保的要求，且其成分對人體健康應無危害。現在，磨削加工冷卻潤滑方法的重點發展方向是開發無污染的磨削液。在海西經濟不斷建設發展過程中，環保磨削液必將在磨床加工中得到更快的發展和更廣泛的應用。
參考文獻
[1]程益良，機械加工實習。北京；機械工業出版社，1993
[2]陶乾·金屬切削原理·哈爾濱：哈爾濱工業大學，1963
[3]櫻井俊男，切削與磨削液。劉鎮昌譯，北京；機械工業出版社，1987
[4]陳日曜，在鋼料薄層切削下切削厚度與切削速度對已加工表面狀態的影響。工具技術，1980，1
來源： 《信息化建設》2015年06期
