專利名稱：：用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金屬切削加工用的潤滑冷卻液
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油。
背景技術(shù)：
：在金屬切削加工中，通常使用金屬切削加工用油劑，其目的在于延長用于加工的鉆頭、立銑床、刀具、磨具等工具的壽命，提高被加工物的表面精度，以及由此提高加工效率，從而提高機(jī)械加工的生產(chǎn)性。合理選用切削液，可以有效地減小切削過程中的摩擦，改善散熱條件，降低切削力、切削溫度和刀具磨損，提高刀具耐用度和切削效率，保證已加工表面質(zhì)量和降低產(chǎn)品的加工成本。在傳統(tǒng)的金屬切削加工過程中，需要使用大量切削液澆注在切削區(qū)，以起到冷卻、潤滑、排屑等作用。而隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的提高，人們開始意識到切削液對環(huán)境的巨大負(fù)面影響，這就需要一種對環(huán)境污染最小以及對資源利用率最高的綠色制造技術(shù)。無污染，環(huán)境友好的切色制造技術(shù)就成為了21世紀(jì)機(jī)械行業(yè)在研究焦點(diǎn)。干式切削及削存在對環(huán)境無污染。對人體無危害，形成的切屑干凈，易回收，省去了切削液及相關(guān)費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。但于切削加工需要具有較好性能的刀具和相應(yīng)的制冷設(shè)施，這就使得總成本提高，所以干切削在實(shí)用化方面存在缺乏潤滑性、切削溫度高等不容忽視的弊端。而準(zhǔn)干切削技術(shù)即可滿足加工要求，又可使與切液相關(guān)的費(fèi)用降至最低。而把切削油與壓縮空氣以霧狀的形式噴向切削區(qū)的噴霧切削方式是準(zhǔn)干式切削方式的代表。目前已有研究噴霧供給方式潤滑冷卻的切削油，如專利號為ZL02809165.5的中國專利即公開了一種"極微量油劑供給式切削磨削加工用兼滑動面用油劑以及使用該油劑的極微量油劑供給式切削，磨削加工方法"，該油劑以油劑總量為基準(zhǔn)，含有30質(zhì)量％以上的合成酯，所述合成酯為選自碳原子數(shù)124的一元醇和碳原子數(shù)210的多元酸的1種或2種以上的混合物與選自碳原子數(shù)224的一元酸、碳原子數(shù)216的二元酸以及偏苯三酸的1種或2種以上的混合物的合成酯，其中不包括具有3個(gè)碳原子數(shù)513的直鏈烷基的甘油三癸二酸酯、以及具有2個(gè)碳原子數(shù)410的直鏈烷基或碳原子數(shù)413的支鏈烷基的碳原子數(shù)612的二元酸二酯。但是，這種油劑只能使用于普通鋼材、銅、鋁等切削溫度較低的金屬切削加工，用于難加工金屬時(shí)，無法承受極高的切削溫度和極高的切削阻力，以致使用效果不明顯。然而，隨著科學(xué)技術(shù)和機(jī)械加工工業(yè)不斷發(fā)展，一些新型、高性能的工程材料如不銹鋼、鈦合金、鎳基合金、高硅鋁合金、高溫合金等得到廣泛應(yīng)用。這些材料大都屬于切削加工性很差的難切削材料，這就給切削加工帶來了難題。在難切削材料中，有的硬度高達(dá)6570HRC，抗拉強(qiáng)度比45號鋼(切削參考鋼)的抗拉強(qiáng)度高三倍左右，造成切削力比切削45號鋼高200%250%;有時(shí)材料導(dǎo)熱系數(shù)只有45號鋼導(dǎo)熱系數(shù)的1/41/7或更低，造成切削區(qū)熱量不能很快傳導(dǎo)出去，形成高的切削溫度，限制切削速度的提高；有的材料高溫硬度和強(qiáng)度高，有的材料加工硬化的程度比基體高50%200%，硬化深度達(dá)0.10.3mm，造成切削的困難；有的材料化學(xué)活性大，在切削中和刀具材料產(chǎn)生親和作用，造成刀具產(chǎn)生嚴(yán)重的粘結(jié)和擴(kuò)散磨損；有的材料彈性模量極小和彈性恢復(fù)大及延伸率很大，更難于切削。因?yàn)?，在切削各種難切削材料時(shí)，要根據(jù)所切材料各自的性能與切削特點(diǎn)與加工階段，選擇能承受高溫和高負(fù)荷的切削液，以改善難切削材料的切削加工性，而達(dá)到加工的目的。因此，研究開發(fā)出一方面能承受極高溫和極高負(fù)荷而具有極高的使用性能指標(biāo)，以致使用量極少即能達(dá)到甚至優(yōu)于傳統(tǒng)大量澆注供液方式的加工效果；另一方面，對生態(tài)環(huán)境不造成危害，或在一定程度上為環(huán)境所容許，即是使用量極少并對環(huán)境友好噴霧切削油，具有非凡意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供能承受極高溫和極高負(fù)荷，且對生態(tài)環(huán)境不造成危害的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，按如下重量份數(shù)比原料制備而成基礎(chǔ)油4060份硫化脂肪和/或硫化菜子油3040份磷酸酯1020份其中，所述基礎(chǔ)油為植物油或合成酯，或植物油與合成酯的混合物，所述合成酯為酸酯或多元醇酯。優(yōu)選地，所述合成酯為三羥甲基丙烷油酸酯。優(yōu)選地，所述硫化脂肪采用硫化豬油。進(jìn)一步地，所述切削油還添加有重量份數(shù)為0.51份的抗油霧劑。再進(jìn)一步地，所述抗油霧劑為聚乙丁烯或乙丙共聚物或氫化苯乙烯共聚物。更進(jìn)一步地，所述切削油還添加有重量份數(shù)為0.20.5份的防銹添加劑，所述的防銹劑采用磺酸鹽、烷基苯甲酸、山梨糖醇單油酸酯、酰胺中的一種或多種，所述的磺酸鹽為磺酸鈉或磺酸鈣。。根據(jù)以上所述的，所述磷酸酯采用的是磷酸三甲酚酯、磷酸三甲苯酯、亞磷酸二正丁酯、磷酸三乙酯中的任意兩種按1:l組合的混合物。其中，所述植物油為菜籽油或氧化菜籽油或棉籽油或棕櫚油或蓖麻油。其中，所述合成酯添加有用于調(diào)節(jié)目標(biāo)油劑的所需粘度的硬脂酸異辛酯。所述切削油的制備方法為按上述重量份數(shù)比先將基礎(chǔ)油加入調(diào)制罐中，開動攪拌器，攪拌速度80100轉(zhuǎn)/分，然后依次加入硫化脂肪和/或硫化菜子油、磷酸酯，在室溫下攪拌30分鐘至油液清亮透明，經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝。本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明中作為極壓添加劑的硫化脂肪和磷酸酯使用量較大，使切削油具很高的極壓潤滑性能，這保證了在用于難加工材料的切削加工噴霧供油時(shí)，用極少量的切削油就能滿足工藝要求，適用于高溫合金、鈦合金、鎳合金及不銹鋼等難加工金屬材料的切削、鋸削、磨削等加工工序；2、本發(fā)明所采用的原材料可生物降解，對人體無毒，對生態(tài)環(huán)境破壞小，污染低；3、具有良好的粘溫特性，本發(fā)明的切削油的粘度指數(shù)VI>100，保證了切削油具備良好的粘溫特性，從而保證了切削油的低溫流動性，使切削油能在噴霧供油的狀態(tài)下保持供油穩(wěn)定；4、具有較高的閃點(diǎn)，使切削油在切削溫度極高的工作狀況下也保持極少的油煙和使用安全；5、具有較低的凝點(diǎn)，從而保證了切削油了的低溫流動性，使切削油能在低溫環(huán)境下使用，也同時(shí)保證切削油能配合低溫冷風(fēng)使用。具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，按如下重量份數(shù)比原料制備而成基礎(chǔ)油4060份硫化脂肪和/或硫化菜子油3040份磷酸酯1020份其中，所述基礎(chǔ)油為植物油或合成酯，或植物油與合成酯的混合物，所述合成酯為酸酯或多元醇酯；植物油與合成酯的毒性極低，生物降解速度較快。其中，所述植物油較優(yōu)選地采用菜籽油或氧化菜籽油或棉籽油或棕櫚油或蓖麻油，上述的植物油摩擦系數(shù)低，防摩損性能優(yōu)良。合成酯主要選用閃點(diǎn)較高、熱氧化安定性優(yōu)異并且高溫油膜強(qiáng)度很好的多元醇酯或酸酯，較優(yōu)選地采用三羥甲基丙烷油酸酯。再根據(jù)基礎(chǔ)油需要的粘度，添加粘度較低的硬脂酸異辛酯，用于調(diào)節(jié)目標(biāo)油劑的所需粘度。本發(fā)明所述的硫化脂肪和磷酸酯均作為極壓添加劑。對于新型、高性能的工程材料如不銹鋼、鈦合金、鎳基合金、高硅鋁合金、高溫合金等切削加工性很差的難切削材料，切削油必須具備優(yōu)異的高溫極壓潤滑性，要達(dá)到這一目的必須選用含氯、磷、硫極壓添加劑，三種極壓添加劑以金屬表面反應(yīng)形成氯化鐵、磷化鐵、硫化鐵保護(hù)膜，能大幅降低金屬表面的剪切強(qiáng)度，降低切削力，使切削易于進(jìn)行?？紤]氯離子對自然環(huán)境有一定的影響，本發(fā)明不選用含氯極壓添加劑，只優(yōu)選含硫和含磷的極壓添加劑。硫化脂肪是公認(rèn)的生物降解的極壓抗磨添加劑，硫化豬油和硫化菜子油均易生物降解，對環(huán)境也無污染，故而本發(fā)明所述硫化脂肪采用硫化豬油或硫化菜子油。磷酸酯也是環(huán)境友好的極壓抗磨添加劑，本發(fā)明所述磷酸酯采用的是磷酸三甲酚酯、磷酸三甲苯酯、亞磷酸二正丁酯、磷酸三乙酯中的任意兩種按1:l組合的混合物。磷性極壓添加劑與金屬的反應(yīng)溫度為35060(TC的范圍，硫性極壓添加劑與金屬表面的反應(yīng)溫度為60090(TC的范圍，所以采用硫、磷極壓添加劑復(fù)合使用能滿足很寬的切削溫度，故而本發(fā)明采用硫化脂肪和磷酸酯兩種極壓添加劑共用，以使本發(fā)明的極壓添加劑產(chǎn)生性能疊加的效果。因?yàn)樵趪婌F供給方式的切削加工中，切削油的用量非常小，相當(dāng)于傳統(tǒng)澆注方式用量的1/10000。因此需要使用大量的極壓添加劑，才能保證微量切削油使用時(shí)，在刀具與工件及刀具與切屑間生成較厚的保護(hù)膜。也只有這樣才能成功取代傳統(tǒng)大量使用的切削油。其中，所述切削油還添加有重量份數(shù)為0.51份的抗油霧劑。在使用極少量噴霧切削油進(jìn)行加工時(shí)，需要將霧化系統(tǒng)產(chǎn)生的油霧輸送到加工區(qū)域，這就很難避免未被消耗而過剩的油霧進(jìn)入操作空間。本發(fā)明所述的抗油霧劑較優(yōu)選地采用聚乙丁烯或乙丙共聚物或氫化苯乙烯共聚物，可以將數(shù)量眾多而粒徑較小的油滴顆粒凝聚成數(shù)量較小而粒徑和重量相對較大的油滴，同時(shí)減少散發(fā)在操作空間的油霧量，這樣避免在使用過程中產(chǎn)生過多油霧，危害操作人員的身體健康，提高了本發(fā)明的使用安全性。更進(jìn)一步地，所述切削油還添加有重量份數(shù)為0.20.5份的防銹添加劑，所述的防銹劑采用磺酸鹽、烷基苯甲酸、山梨糖醇單油酸酯、酰胺中的一種或多種，所述的磺酸鹽為磺酸鈉或磺酸鈣。這樣保證了工件在加工后能保持較好的防銹性。所述切削油的制備方法為按上述重量份數(shù)比先將基礎(chǔ)油加入調(diào)制罐中，開動攪拌器，攪拌速度80100轉(zhuǎn)/分，然后依次加入硫化脂肪和/或硫化菜子油、磷酸酯，在室溫下攪拌30分鐘至油液清亮透明，經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝。下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1將氧化菜子油150克和三羥甲基丙烷油酸酯400克，在室溫狀態(tài)依次加入190克硫化豬油、150克硫化菜子油、50克的磷酸三甲酚酯和50克亞磷酸二正丁酯組成的磷酸酯、10克聚乙丁烯，并保持室溫狀態(tài)攪拌30分鐘，攪拌速度在100-120轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至完全透明即可包裝。實(shí)施例2將氧化菜子油100克和三羥甲基丙烷油酸酯400克，在室溫狀態(tài)依次加入150克硫化豬油、150克硫化菜子油、95克的磷酸三甲苯酯和95克亞磷酸二正丁酯組成的磷酸酯、10克乙丙共聚物，并保持室溫狀態(tài)攪拌30分鐘，攪拌速度在100-120轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至完全透明即可包裝。實(shí)施例3將三羥甲基丙烷油酸酯300克和氧化菜子油100克及硬脂酸異丁酯150克，在室溫狀態(tài)依次加入150克硫化豬油、190克硫化菜子油、50克的磷酸三甲苯酯和50克磷酸三乙酯組成的磷酸酯、10克氫化苯乙烯共聚物，并保持室溫狀態(tài)攪拌30分鐘，攪拌速度在100-120轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至完全透明即可包裝。實(shí)施例4將三羥甲基丙烷油酸酯550克，在室溫狀態(tài)依次加入150克硫化豬油、190克硫化菜子油、50克的磷酸三甲苯酯和50克磷酸三乙酯組成的磷酸酯、10克氫化苯乙烯共聚物，并保持室溫狀態(tài)攪拌30分鐘，攪拌速度在100-120轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至完全透明即可包裝。實(shí)施例5將氧化菜子油550克，在室溫狀態(tài)依次加入190克硫化豬油、150克硫化菜子油、50克的磷酸三甲酚酯和50克亞磷酸二正丁酯組成的磷酸酯、10克聚乙丁烯，并保持室溫狀態(tài)攪拌30分鐘，攪拌速度在100-120轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌至完全透明即可包裝。噴霧供給方式的切削油產(chǎn)品質(zhì)量檢測指標(biāo)見表1所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發(fā)明實(shí)施例1實(shí)施例5的產(chǎn)品質(zhì)量檢測結(jié)果見表2所示表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從表2的質(zhì)量檢測結(jié)果數(shù)據(jù)與表1所列的質(zhì)量指標(biāo)相比來看，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明具很高的極壓潤滑性能，最大無卡咬負(fù)荷Pe>IOOON，燒結(jié)負(fù)荷PD>8000N，一般的切削油無法達(dá)到這個(gè)指標(biāo)；這保證了噴霧供油時(shí)，用極少量的切削油就能滿足工藝要求；2、具有良好的粘溫特性。一般的切削油沒有粘度指數(shù)這個(gè)指標(biāo)。本發(fā)明的切削油的粘度指數(shù)VI>IOO，保證了切削油具備良好的粘溫特性，從而保證了切削油了的低溫流動性，使切削油能在噴霧供油的狀態(tài)下保持供油穩(wěn)定；3、具有較高的閃點(diǎn)，使切削油在切削溫度極高的工況下也保持極少的油煙和使用安全；4、具有較低的凝點(diǎn)，從而保證了切削油了的低溫流動性，使切削油能在低溫環(huán)境下使用，也同時(shí)保證切削油能配合低溫冷風(fēng)使用。本發(fā)明具有極高的極壓潤滑性能，適用于高溫合金、鈦合金、鎳合金及不銹鋼等難加工金屬材料的切削、鋸削、磨削等加工工序。同時(shí)，也適用于其它黑色金屬和有色金屬的加工。也可用于金屬的折彎、沖孔、沖壓成型等塑性加工領(lǐng)域。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。權(quán)利要求用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，其特征在于按如下重量份數(shù)比原料制備而成基礎(chǔ)油40～60份硫化脂肪和/或硫化菜子油30～40份磷酸酯10～20份所述基礎(chǔ)油為植物油或合成酯，或植物油與合成酯的混合物，所述合成酯為酸酯或多元醇酯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，其特征在于所述合成酯為三羥甲基丙烷油酸酯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，其特征在于所述硫化脂肪采用硫化豬油。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，其特征在于所述切削油還添加有重量份數(shù)為0.51份的抗油霧劑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，其特征在于所述抗油霧劑為聚乙丁烯或乙丙共聚物或氫化苯乙烯共聚物。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，其特征在于所述切削油還添加有重量份數(shù)為0.20.5份的防銹添加劑，所述的防銹劑采用磺酸鹽、烷基苯甲酸、山梨糖醇單油酸酯、酰胺中的一種或多種，所述的磺酸鹽為磺酸鈉或磺酸鈣。7.根據(jù)權(quán)利要求16任意一項(xiàng)所述的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，其特征在于所述磷酸酯采用的是磷酸三甲酚酯、磷酸三甲苯酯、亞磷酸二正丁酯、磷酸三乙酯中的任意兩種按i:i組合的混合物。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，其特征在于所述植物油為菜籽油或氧化菜籽油或棉籽油或棕櫚油或蓖麻油。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，其特征在于所述合成酯添加有用于調(diào)節(jié)目標(biāo)油劑的所需粘度的硬脂酸異辛酯。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油的制備方法，其特征在于按上述重量份數(shù)比先將基礎(chǔ)油加入調(diào)制罐中，開動攪拌器，攪拌速度80100轉(zhuǎn)/分，然后依次加入硫化脂肪和/或硫化菜子油、磷酸酯，在室溫下攪拌30分鐘至油液清亮透明，經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝。全文摘要用于金屬材料切削加工的噴霧供給方式切削油，由按重量份數(shù)比40～60份的基礎(chǔ)油、30～40份的硫化脂肪和10～20份的磷酸酯原料制備而成，基礎(chǔ)油為植物油或合成酯，或植物油與合成酯的混合物；該切削油作為極壓添加劑的硫化脂肪和磷酸酯使用量較大，極壓潤滑性能好，保證了在用于難加工材料的切削加工噴霧供油時(shí)，用極少量的切削油就能滿足工藝要求，且所采用的原材料可生物降解，對人體無毒，對生態(tài)環(huán)境破壞小，污染低。文檔編號C10M169/04GK101717684SQ20091019403公開日2010年6月2日申請日期2009年11月20日優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日發(fā)明者熊偉東,熊偉強(qiáng),闕興華,龔宇蘭申請人:東莞市安默琳節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司