切削液（Cutting Fluid）是一種用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業用液體，切削液由多種超強功能助劑經科學復合配合而成，同時具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點。主要用在金屬切削、磨加工過程中，使用環境有車床、磨床、銑床、加工中心等。
金屬切削加工中常用的切削液有三大類：水溶液、乳化液、切削油。此外，還有固態類和氣態類切削液，以及隨著技術發展不斷出現的新型切削液。具有冷卻、潤滑、清洗和防銹等作用，早在1860年就開始大規模使用。
工人長期接觸切削液的油霧會導致眼、鼻和咽喉的健康問題和皮炎、類脂性肺炎、氣喘病、慢性病及肺病。因此使用后的切削液應及時處理、回收。
歷史
1775年，英國的約翰·威爾金森（J.Wilkinson）為了加工瓦特蒸汽機的汽缸而研制成功鏜床開始，伴隨出現了水和油在金屬切削加工中的應用。到1860年經歷了漫長發展后，各種機床相繼出現，也標志著切削液開始較大規模的應用。
19世紀80年代，美國科學家就已首先進行了切削液的評價工作。F·W·Taylor發現并闡明了使用泵供給碳酸鈉水溶液可使切削速度提高30%～40%的現象和機理。針對當時使用的刀具材料是碳素工具鋼，切削液的主要作用是冷卻，故提出“冷卻劑”一詞。刀具材料的發展推動了切削液的發展，1898年發明了高速鋼，切削速度較前提高2～4倍。
20世紀初，人們開始從原油中提煉潤滑油，并發明了各種性能優異的潤滑添加劑，1916年已開始使用簡單的肥皂溶液。早在1915年，已經生產出水包油型乳化液，并于1920年成為優先選用的切削液用于重切削。1924年，含硫、氯的切削油獲得專利并應用于重切削、拉削、螺紋和齒輪加工。這種切削油在高溫時可形成牢固的吸附膜，具有良好的潤滑和冷卻效果。1927年德國首先研制出鎢鋼，數控刀具速度比高速鋼又提高2～5倍。1945年在美國研制出第一種無油合成切削液，由Cimcool辛辛那提銑床公司（后更名為辛辛那提—米拉克龍）率先研制成功，該產品的冷卻性能是純油的2倍，具有無煙霧、無火災隱患的特性，加工后的部件保持清潔，并對細菌攻擊有較強抵抗能力，這種革命性創新推動切削液技術發展進入新階段。產品以獨特粉紅色標記，成為全球第一款全合成金屬切削液。隨著先進制造技術的深入發展和人們環境保護意識的加強，對切削液技術提出了新的要求，切削液技術需要向更高領域發展。
分類
液態類
水基類
如水溶液、乳化液等，這類切削液的熱容量大，流動性好，可以吸收大量的熱，冷卻效果極佳，但潤滑作用不是很明顯，對提高零件的質量作用不大，故多用于粗加工，以提高刀具的壽命或切削速度。
水基的切削液可分為乳化液、半合成切削液和全合成切削液。三者的分類通常取決于產品中基礎油的類別：乳化液是僅以礦物油作為基礎油的水溶性切削液；半合成切削液是既含有礦物油又含有化學合成基礎油的水溶性切削液；全合成切削液則是僅使用化學合成基礎油（即不含礦物油）的水溶性切削液。每一種類型的切削液都會含有除基礎油以外的各種添加劑：防銹劑、有色金屬腐蝕鈍化劑、消泡劑等。乳化液的稀釋液在外觀上呈乳白色；半合成液的稀釋液通常呈半透明狀，也有一些產品偏乳白色；全合成液的稀釋液通常透明如水或略帶某種顏色。
油基類
油基切削液包括礦物油、植物油、動物油和它們的混合物，通常加入含硫、磷、氯的極壓抗磨添加劑，這類切削液的熱容量小，流動性比水基類的稍差，但潤滑效果非常好，因此常用于精加工或某些成形表面的加工中，以提高加工表面的質量。
油基切削液的潤滑性能較好，冷卻效果較差。水基切削液與油基切削液相比，潤滑性能相對較差，冷卻效果較好。慢速切削要求切削液的潤滑性要強，一般來說，切削速度低于30m/min時使用切削油。
固態類
固態類切削劑具有優良的降低摩擦磨損性能。在金屬切磨削加工中使用的二硫化鉬最具有代表性，其品種較多，應用也較廣，如：二硫化水劑、二硫化鉬油劑、二硫化鉬蠟筆等。將其涂在刀具或砂輪上都能減小工件粗糙度，提高刀具使用壽命。尤其在加工韌硬合金材料時，效果較為顯著。
氣態類
空氣是最常用的氣態切削液。干切削時就有常壓的空氣存在，在切削液中也有空氣存在，有時把空氣壓縮使之具有較好的冷卻特性。將空氣流直接吹到切削區域，強迫對流以減少切削熱，同時把切眉吹走，但必須采取安全措施，氟利昂或二氧化碳一類的氣體，其沸點低于室溫，可以壓縮后噴到切削區域，起到蒸發冷卻作用，用液體和氦時可以冷卻到零下幾百度，但必須小心防止因溫差大而引起工件彎曲，采用情性氣體的優點在于有良好的冷卻特性，提高刀具壽命，透明，可以看清加工情況，消除煙霧，不會污染工件、切屑或機床潤滑劑。
新型切削液
隨著機械工業整體技術的發展，機床切削速度加快，切削負荷增大，切削溫度升高，同時不斷有新工藝出現來適應新材料的加工，這都需要使用新型的高性能切削液來滿足加工要求：同時根據勞動衛生和環境保護的要求，切削液中應盡量不含有危害人體健康和生態環境的物質。例如，用生物可降解的植物油類物質代替礦物油作為切削液的基礎油，用鎢酸鹽、鉗酸鹽等代替水基切削液中的具有毒性的添加劑的方法逐漸成為切削液的發展方向。
（1）微乳切削液：微乳切削液是一種介于乳化油和合成切削液之間的切削液。一般它的分散相液滴直徑在0.1μm以下。它既具有乳化油的潤滑性，又具有合成切削液的冷卻、清洗性。微乳切削液無異味、無毒、無污染，有優良的穩定性、防腐性、清洗性和防銹性。它可廣泛用于鑄鐵、碳鋼、銅、鋁及其合金的切削、鉆削、攻螺紋、磨削及精密加工中。
（2）新型水基切削液在水基切削液中添加油性添加劑和極壓添加劑，是改善水基切削液潤滑和防銹性能的有效途徑，是水基切削液的重大突破。以松香、馬來酸酐和多元胺等原料合成的非離子表面活性劑具有優異的潤滑和防銹性能，油酸三乙醇胺是優良的油性添加劑，以非離子表面活性劑H和油酸三乙醇胺酯等復合配制而成的水基切削液具有優良的潤滑性、防銹性、冷卻性和清洗性。
性能與使用
作用與性能
第一性能
使用切削液的目的是希望其起到潤滑、冷卻、清洗3方面的作用。一般稱之為切削液的第一性能，也即它的切削性能。
冷卻作用：切削液能夠降低切削溫度，從而可以提高刀具壽命和加工質量。切削液冷卻性能的好壞，取決于它的熱導率、比熱容、汽化熱、流量與流速等。一般水溶液的冷卻作用較好，油類最差。切削液的冷卻作用是通過它和因切削而發熱的刀具（或砂輪）、切屑和工件間的對流和汽化作用，把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。
潤滑作用：金屬切削時切屑、工件和刀具間的摩擦可分為干摩擦、流體潤滑摩擦和邊界潤滑摩擦三類。當形成流體潤滑摩擦時，才能有較好的潤滑效果。金屬切削過程大部分屬于邊界潤滑摩擦。所謂邊界潤滑摩擦，是指流體油膜由于受較高載荷而遭受部分破壞，是金屬表面局部接觸的摩擦方式。切削液的潤滑性能與切削液的滲透性、形成潤滑膜的能力及潤滑膜的強度有著密切關系。若加入油性添加劑，如動物油、植物油，可加快切削液滲透到金屬切削區的速度，從而可減少摩擦。若在切削液中添加一些極壓添加劑，如含有S、P、CI等的有機化合物，這些化合物高溫時與金屬表面發生化學反應，生成化學吸附膜，可防止在極壓潤滑狀態下刀具、工件、切屑之間的接觸面的直接接觸，從而減少摩擦，達到潤滑的目的。
清洗：切削液可以清除切屑、磨屑、鐵粉、油污和砂粒，防止機床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利，不致影響切削效果。清洗性能取決于切削液的流動性和壓力。
第二性能
由于使用了切削液，往往帶來一些負面影響和使用管理方面的問題。從減少切削液帶來的負作用和使用管理方便這一角度出發，也對切削液提出了一些性能要求，一般稱之為第二性能。
防銹性：水基切削液中絕大部分是水，往往引起機床和工件的銹蝕。切削液中極壓劑和某些表面活性劑往往會加劇金屬的銹蝕，因此對切削液特別是水基切削液有防銹性的要求，在某些情況下不僅要求切削液不加速銹蝕而且還要求切削液能提供一定程度的防銹作用。
抗腐蝕性能：切削液中的極壓劑和某些組分對金屬有腐蝕作用，使金屬表面失去光澤和產生嚴重變色、失重。對腐蝕性的要求視切削液的使用目的和組成特點而有所不同。例如，在加工較硬的黑色金屬而又希望有好的工件表面光潔度時，通常采用加有活性硫的切削油，它起到一種化學拋光作用。銅對硫非常敏感，用切削液對銅腐蝕的程度來表示油基切削液的活性和極壓性能，但對銅等有色金屬的加工往往不能使用含活性硫的極壓劑，以免造成工件的嚴重腐蝕。
消泡性：切削液大多是循環使用的，由于噴淋和泵的攪動，因此對切削液有消泡性的要求，以防切削液溢出貯液槽和降低其冷卻性能。
對油漆的適應性：切削液不應對機床的油漆涂層有不良影響，如起泡、剝離、嚴重變色等。
抗腐敗：水基切削液特別是乳化液中的某些組分往往是微生物的營養源，在大量水存在時，某些微生物會迅速繁殖而使切削液的性能下降，產生惡臭而使切削液報廢。這往往是水基切削液更換新液的主要原因。因此，對水基切削液提出了愈來愈高的抗菌、抗腐敗的性能要求。
氣味：切削過程要產生高溫，操作工人要經常觀察加工情況并要經常接觸切削液，如果切削液在加工時發出令人生厭的氣味，是非常不受歡迎的。
毒性與刺激性：操作工人不僅要經常與切削液接觸，而且工作時是處于切削液的露滴與氣氛之中，現在許多國家都規定了在切削液中禁用某些物質和制定了許多有關使用的條例，切削液的安全性正在受到愈來愈大的重視。在某些國家對切削液的安全性的重視程度已超過了其切削性能而成為最主要的性能。
使用方法
切削液的使用方法一般有三種：澆注法、高壓法以及噴霧冷卻。
澆注法：將切削液以一定的流量直接澆注到切削區域，再依靠毛細管作用滲入接觸界面。為了提高冷卻潤滑效果，切削液應有足夠的流量。澆注法的優點是簡便易行，一般機床上都帶有這種冷卻系統，但冷卻潤滑效果較差，并且切削液的消耗量也較大。
高壓法：采用噴射高壓的切削液將碎斷的切屑沖離切削區的方法這種方法在深孔加工、車削難切削材料時經常使用。此法冷卻效果好，但切削液飛濺嚴重，并且噴嘴易堵塞。
噴霧冷卻：根據噴霧原理，利用壓縮空氣將切削液霧化后噴向切削區。切削液經霧化后，微小的液滴在高溫的切削區很快被汽化，冷卻效果顯著；微小液滴滲入刀具與工件或切屑的接觸界面迅速，潤滑效果好；沒有液體飛濺，便于觀察數控刀具情況；切削液的消耗量極少。此法特別適用于加工難切削材料，也適用于不便用澆注法冷卻的場合（如加工鑄鐵件、用鎢鋼刀具高速銑削、刀具刃磨等）以及多刃刀具的切削加工。
切削用量選擇
切削用量三要素是切削速度、進給量和背吃刀量的總稱，它表示切削時各運動參數的大小，是切削加工前調整機床運動的依據。切削速度是度量主運動速度的量值；進給量是度量進給運動的量值，在工件或刀具每一轉或每一往復行程的時間內，刀具與工件之間沿進給運動方向的相對位移；背吃刀量反映背吃刀運動（切入運動）后的運動距離即切削深度。選擇切削用量的目的是要在保證加工質量和刀具耐用度的前提下，使切削時間最短，即切削效率最高，因此在選擇切削用量時，必須考慮下列問題：
對加工質量的影響：在切削用量的三要素中，切削深度主要影響切削力。增大時，切削力將成倍地增加，使工藝系統彈性變形增大，并可能引起振動，增高表面粗糙度和降低工件精度；進給量增大時，切削力和表面殘留面積及其高度增加，使表面粗糙度增高和工件精度下降；切削速度增大時，切削變形減小，切削力有所減小，且當切削速度增大到某一數值后，積屑瘤消失，所以有利于降低表面粗糙度。在需要保證加工表面質量（半精加工和精加工）時，一般選取小的切削深度、小的進給量和大的切削速度。而在工藝條件受到限制時，則采用低速加工，以避免積屑瘤和切削溫度等對加工精度的影響。
對刀具耐用度的影響：在數控刀具用量三要素中，切削深度對刀具耐用度的影響很小，對切削速度的影響最大。從保證合理的刀具耐用度來考慮，選擇切削用量的順序是：先選大的切削深度，然后選取較大的進給量，最后按耐用度標準選取合理的切削速度。
對切削加工生產率的影響：切削加工生產率可以用工序單件時間來衡量，也可以用單位時間內的金屬切削量來衡量。單位時間主要包括機動時間（或基本時間）和輔助時間兩項，其中輔助時間包括換刀、磨刀、裝刀等非切削時間。
應用領域
切削液是一種用來冷卻和潤滑刀具加工工件的工業用液體，主要用在金屬切削、磨削加工過程中，使用環境有車床、磨床、銑床、加工中心、鋰床等。
粗加工
粗加工是用于去除大量材料的切削技術，包括用于高速粗加工的策略、通過正確設置進刀/退刀運動達到半精加工或精加工質量的技術。粗加工時易產生大量的熱量，粗加工時加入切削液，可以吸收大量的熱，冷卻效果極佳，如乳化液、極壓乳化液等。
精加工
精密加工工藝是指加工精度和表面光潔程度高于各相應加工方法精加工的各種加工工藝。精密加工工藝包括精密切削加工（如金剛鏡、精密車削、寬刃精刨等）和高光潔高精度磨削。精加工時，使用潤滑效果好的切削液，可以提高加工表明質量。如極壓切削油或高濃度乳化液。
拉削和齒輪加工
在切削油中加入硫、氯和磷極壓添加劑，可明顯地提高潤滑和冷卻效果。硫化油在高溫時可形成牢固的吸附膜，具有良好的潤滑和冷卻效果，是一種應用廣泛的極壓切削油，常用于拉削和齒輪加工中。
孔加工
加工孔時，一般選用濃度大的乳化液或極壓切削液。深孔加工時，一般選用含有極壓添加劑濃度較低的切削液，如極壓乳化液或極壓切削油。
生產工藝
液態類
水溶液：在水中加某些水溶性添加劑，如防銹劑三乙醇胺、鈉硝酸鹽、碳酸鈉等配成透明切削液，把水加溫到適宜溫度，加入亞硝酸鈉、碳酸鈉等固態物質，攪拌至全溶后，加入丙三醇、三乙醇胺充分攪拌即可。
乳化液：將待添加劑溶于油中，然后邊攪邊加入油酸，再加入三乙醇胺，在適宜的溫度下，繼續攪拌至膏狀即可。使用時取油膏2%～5%，水95%～98%將油膏化開，攪拌均勻即可使用，這種乳化液防銹性和洗滌性均好，可用于切磨削加工。
切削油：將油加熱至適宜溫度，按順序加入待添加物質，待油溫下降至合適溫度時，加入磷酸三乙酯并充分攪拌即得。
固態類
二硫化鉬水劑：將輝鉬精礦、樹膠、苯甲酸鈉、肥皂粉、水等原料按一定比例混合攪拌，溶于或懸浮于水中即得。
二硫化鉬油劑：將輝鉬精礦、汽油機油、懸浮添加劑等原料按一定比例充分混合攪拌，懸浮于礦油中即得。
氣態類
氟利昂：利昂的生產方法簡單易操作，且成本低廉，常用的有甲烷氟氯化法、氯代甲氟化取代法及歧化反應法等幾種。
二氧化碳：工業生產的二氧化碳是作為尿素合成、石腦油分解過程中的副產品獲得的，這類產品中含有水分、油分、硫化物及其他雜質，通過提純處理后可得到高純度二氧化碳。
安全問題
健康危害
工人長期接觸切削液的油霧會導致眼、鼻和咽喉的健康問題和皮炎、類脂性肺炎、氣喘病、慢性病及肺病。有調查顯示，長期接觸金屬加工液油霧有致癌危險。泰安市疾控中心聯合濟寧市和山東省疾病預防控制中心將11家機械制造企業380名員工納入暴露組(223人)和對照組(157人)，進行健康狀況問卷調查，檢測2個車間作業場所空氣中切削油霧濃度，并觀察工人作業狀況。結果發現工作場所切削油霧濃度較高，且檢測到化學性有害因素乙二醇、三乙醇胺，接觸者的皮炎顯著增加，與切削液暴露有關。
消防危害
在某些環境中，油霧易著火，火災隱患增加，從而導致預防爆炸危險措施的成本增加；純油切削液用于要求高度物理潤滑的加廠場合，例如齒輪滾齒、拉削、槍鉆和研磨加工。純油切削液的熱傳導性很差，會引起燃燒，易造成火災。
處理與回收
處理
采用適當的回收設備，可使純礦油切削液的處理減到最少。純礦油切削液可以用加熱方法消毒和去除水份。經過沉淀并添加一些主要的成份，常常可以恢復質量，供繼續使用。必要時可以用燃燒的辦法處理油基切削液（有可能作為一種燃料）。
為了滿足各地關于水的污染控制法，所有的水溶性切削液在倒入湖泊、河流或城市的下水道之前，都必須經過一定的處理。水溶性切削液中可以成為水污染物的有：油、亞硝酸鹽、酚、磷酸鹽、多氯聯苯（PCB）和重金屬。用酸或硫酸鋁處理可分離出乳液中的油：亞硝酸鹽可用氨基磺酸處理，破壞其致癌作用。
回收
回收切削液可以解決廢物處理問題，降低成本，污染問題也易解決。回收系統的主要部件是某種除去金屬切屑和磨屑的過濾器。還要一些其他部件來除去漂浮的油和補充切削液及運輸、貯存設備和油泵等部件。
企業所有廢油應統一回收，集中處理（企業不搞廢油再生，應將廢油送到廢油回收站），防止浪費防止污染環境。廢油回收一般由潤滑站負責。大量廢油應及時回收，少量廢油設點回收。設備油箱換油，一般廢油回收率不得低于規定油箱容油量的85%。
日常維護
儲存時間：油基產品一般可以儲存2～3年，質量不會下降；儲存的溫度應在5～40℃之間；當儲存在室外時，應水平放置或者蓋上防水布。水基產品一般建議在生產日期后的6個月內使用；儲存溫度不要低于5℃，也不要高于40℃；在配水使用時，水的溫度最好在15～20℃左右；避免采用鍍鋅的管子或者容器。
換液：在機床換液之前，加入專用的系統清洗劑循環8～24h，排盡液槽中的舊液，機械方式清理干凈液槽和排屑器，用新鮮切削液沖洗液槽，用泵排干液槽，裝入新的切削液。配置新的切削液時，必須注意應將濃縮液慢慢加入到水中，而不能反過來，同時伴以充分的攪拌，使切削液形成穩定均勻的體系。
參考資料 >