切削液
切削液（Cutting Fluid）是一种用来冷却和润滑刀具加工工件的工业用液体，切削液由多种超强功能助剂经科学复合配合而成，同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。主要用在金属切削、磨削加工过程中，使用环境有车床、磨床、铣床、加工中心、锂床等。
切削液种类繁多，有水基类、油基类、固态类、气态类及随着技术发展不断出现的新型切削油，具有冷却、润滑、清洗和防锈等作用，早在1860年就开始大规模使用。
工人长期接触切削液的油雾会导致眼、鼻和咽喉的健康问题和皮炎、类脂性肺炎、气喘病、慢性病及肺病。因此使用后的切削液应及时处理、回收。
历史
1775年，英国的约翰·威尔金森（J.Wilkinson）为了加工瓦特蒸汽机的汽缸而研制成功镗床开始，伴随出现了水和油在金属切削加工中的应用。到1860年经历了漫长发展后，各种机床相继出现，也标志着切削液开始较大规模的应用。
19世纪80年代，美国科学家就已首先进行了切削液的评价工作，泰勒（F·W·Taylor）发现并阐明了使用泵供给碳酸钠水溶液可使切削速度提高30%～40%的现象和机理。针对当时使用的刀具材料是碳素工具钢，切削液的主要作用是冷却，故提出“冷却剂”一词。从那时起，人们把切削液称为冷却润滑液。刀具材料的发展推动了切削液的发展，1898年发明了高速钢，切削速度较前提高2～4倍。
20世纪初，人们开始从原油中提炼润滑油，并发明了各种性能优异的润滑添加剂，1916年已开始使用简单的肥皂溶液。早在1915年，已经生产出水包油型乳化液，并于1920年成为优先选用的切削液用于重切削。1924年，含硫、氯的切削油获得专利并应用于重切削、拉削、螺纹和齿轮加工。1927年德国首先研制出钨钢，数控刀具速度比高速钢又提高2～5倍。1945年在美国研制出第一种无油合成切削液，是全球第一款全合成金属切削液。随着先进制造技术的深入发展和人们环境保护意识的加强，对切削液技术提出了新的要求，切削液技术需要向更高领域发展。
分类
液态类
水基类
如水溶液、乳化液等，这类切削液的热容量大，流动性好，可以吸收大量的热，冷却效果极佳，但润滑作用不是很明显，对提高零件的质量作用不大，故多用于粗加工，以提高刀具的寿命或切削速度。
水基的切削液可分为乳化液、半合成切削液和全合成切削液。三者的分类通常取决于产品中基础油的类别：乳化液是仅以矿物油作为基础油的水溶性切削液；半合成切削液是既含有矿物油又含有化学合成基础油的水溶性切削液；全合成切削液则是仅使用化学合成基础油（即不含矿物油）的水溶性切削液。每一种类型的切削液都会含有除基础油以外的各种添加剂：防锈剂、有色金属腐蚀钝化剂、消泡剂等。乳化液的稀释液在外观上呈乳白色；半合成液的稀释液通常呈半透明状，也有一些产品偏乳白色；全合成液的稀释液通常透明如水或略带某种颜色。
油基类
油基切削液包括矿物油、植物油、动物油和它们的混合物，通常加入含硫、磷、氯的极压抗磨添加剂，这类切削液的热容量小，流动性比水基类的稍差，但润滑效果非常好，因此常用于精加工或某些成形表面的加工中，以提高加工表面的质量。
油基切削液的润滑性能较好，冷却效果较差。水基切削液与油基切削液相比，润滑性能相对较差，冷却效果较好。慢速切削要求切削液的润滑性要强，一般来说，切削速度低于30m/min时使用油基切削液。
固态类
固态类切削剂具有优良的降低摩擦磨损性能。在金属切磨削加工中使用的二硫化钼最具有代表性，其品种较多，应用也较广，如：二硫化水剂、二硫化钼油剂、二硫化钼蜡笔等。将其涂在刀具或砂轮上都能减小工件粗糙度，提高刀具使用寿命。尤其在加工韧硬合金材料时，效果较为显著。
气态类
空气是最常用的气态切削液。干切削时就有常压的空气存在，在切削液中也有空气存在，有时把空气压缩使之具有较好的冷却特性。将空气流直接吹到切削区域，强迫对流以减少切削热，同时把切眉吹走，但必须采取安全措施，氟利昂或二氧化碳一类的气体，其沸点低于室温，可以压缩后喷到切削区域，起到蒸发冷却作用，用液体和氦时可以冷却到零下几百度，但必须小心防止因温差大而引起工件弯曲，采用情性气体的优点在于有良好的冷却特性，提高刀具寿命，透明，可以看清加工情况，消除烟雾，不会污染工件、切屑或机床润滑剂。
新型切削液
随着机械工业整体技术的发展，机床切削速度加快，切削负荷增大，切削温度升高，同时不断有新工艺出现来适应新材料的加工，这都需要使用新型的高性能切削液来满足加工要求：同时根据劳动卫生和环境保护的要求，切削液中应尽量不含有危害人体健康和生态环境的物质。例如，用生物可降解的植物油类物质代替矿物油作为切削液的基础油，用钨酸盐、钳酸盐等代替水基切削液中的具有毒性的添加剂的方法逐渐成为切削液的发展方向。
（1）微乳切削液：微乳切削液是一种介于乳化油和合成切削液之间的切削液。一般它的分散相液滴直径在0.1μm以下。它既具有乳化油的润滑性，又具有合成切削液的冷却、清洗性。微乳切削液无异味、无毒、无污染，有优良的稳定性、防腐性、清洗性和防锈性。它可广泛用于铸铁、碳钢、铜、铝及其合金的切削、钻削、攻螺纹、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剂和极压添加剂，是改善水基切削液润滑和防锈性能的有效途径，是水基切削液的重大突破。以松香、马来酸酐和多元胺等原料合成的非离子表面活性剂具有优异的润滑和防锈性能，油酸三乙醇胺是优良的油性添加剂，以非离子表面活性剂H和油酸三乙醇胺酯等复合配制而成的水基切削液具有优良的润滑性、防锈性、冷却性和清洗性。
性能与使用
作用与性能
第一性能
使用切削液的目的是希望其起到润滑、冷却、清洗3方面的作用。一般称之为切削液的第一性能，也即它的切削性能。
冷却作用：切削液能够降低切削温度，从而可以提高刀具寿命和加工质量。切削液冷却性能的好坏，取决于它的热导率、比热容、汽化热、流量与流速等。一般水溶液的冷却作用较好，油类最差。切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具（或砂轮）、切屑和工件间的对流和汽化作用，把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。
润滑作用：金属切削时切屑、工件和刀具间的摩擦可分为干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。当形成流体润滑摩擦时，才能有较好的润滑效果。金属切削过程大部分属于边界润滑摩擦。所谓边界润滑摩擦，是指流体油膜由于受较高载荷而遭受部分破坏，是金属表面局部接触的摩擦方式。切削液的润滑性能与切削液的渗透性、形成润滑膜的能力及润滑膜的强度有着密切关系。若加入油性添加剂，如动物油、植物油，可加快切削液渗透到金属切削区的速度，从而可减少摩擦。若在切削液中添加一些极压添加剂，如含有S、P、CI等的有机化合物，这些化合物高温时与金属表面发生化学反应，生成化学吸附膜，可防止在极压润滑状态下刀具、工件、切屑之间的接触面的直接接触，从而减少摩擦，达到润滑的目的。
清洗：切削液可以清除切屑，防止划伤已加工表面和机床导轨面。清洗性能取决于切削液的流动性和压力。
第二性能
由于使用了切削液，往往带来一些负面影响和使用管理方面的问题。从减少切削液带来的负作用和使用管理方便这一角度出发，也对切削液提出了一些性能要求，一般称之为第二性能。
防锈性：水基切削液中绝大部分是水，往往引起机床和工件的锈蚀。切削液中极压剂和某些表面活性剂往往会加剧金属的锈蚀，因此对切削液特别是水基切削液有防锈性的要求，在某些情况下不仅要求切削液不加速锈蚀而且还要求切削液能提供一定程度的防锈作用。
抗腐蚀性能：切削液中的极压剂和某些组分对金属有腐蚀作用，使金属表面失去光泽和产生严重变色、失重。对腐蚀性的要求视切削液的使用目的和组成特点而有所不同。例如，在加工较硬的黑色金属而又希望有好的工件表面光洁度时，通常采用加有活性硫的切削油，它起到一种化学抛光作用。铜对硫非常敏感，用切削液对铜腐蚀的程度来表示油基切削液的活性和极压性能，但对铜等有色金属的加工往往不能使用含活性硫的极压剂，以免造成工件的严重腐蚀。
消泡性：切削液大多是循环使用的，由于喷淋和泵的搅动，因此对切削液有消泡性的要求，以防切削液溢出贮液槽和降低其冷却性能。
对油漆的适应性：切削液不应对机床的油漆涂层有不良影响，如起泡、剥离、严重变色等。
抗腐败：水基切削液特别是乳化液中的某些组分往往是微生物的营养源，在大量水存在时，某些微生物会迅速繁殖而使切削液的性能下降，产生恶臭而使切削液报废。这往往是水基切削液更换新液的主要原因。因此，对水基切削液提出了愈来愈高的抗菌、抗腐败的性能要求。
气味：切削过程要产生高温，操作工人要经常观察加工情况并要经常接触切削液，如果切削液在加工时发出令人生厌的气味，是非常不受欢迎的。
毒性与刺激性：操作工人不仅要经常与切削液接触，而且工作时是处于切削液的露滴与气氛之中，现在许多国家都规定了在切削液中禁用某些物质和制定了许多有关使用的条例，切削液的安全性正在受到愈来愈大的重视。在某些国家对切削液的安全性的重视程度已超过了其切削性能而成为最主要的性能。
使用方法
切削液的使用方法一般有三种：浇注法、高压法以及喷雾冷却。
浇注法：将切削液以一定的流量直接浇注到切削区域，再依靠毛细管作用渗入接触界面。为了提高冷却润滑效果，切削液应有足够的流量。浇注法的优点是简便易行，一般机床上都带有这种冷却系统，但冷却润滑效果较差，并且切削液的消耗量也较大。
高压法：采用喷射高压的切削液将碎断的切屑冲离切削区的方法这种方法在深孔加工、车削难切削材料时经常使用。此法冷却效果好，但切削液飞溅严重，并且喷嘴易堵塞。
喷雾冷却：根据喷雾原理，利用压缩空气将切削液雾化后喷向切削区。切削液经雾化后，微小的液滴在高温的切削区很快被汽化，冷却效果显著；微小液滴渗入刀具与工件或切屑的接触界面迅速，润滑效果好；没有液体飞溅，便于观察数控刀具情况；切削液的消耗量极少。此法特别适用于加工难切削材料，也适用于不便用浇注法冷却的场合（如加工铸铁件、用钨钢刀具高速铣削、刀具刃磨等）以及多刃刀具的切削加工。
切削用量选择
切削用量三要素是切削速度、进给量和背吃刀量的总称，它表示切削时各运动参数的大小，是切削加工前调整机床运动的依据。切削速度是度量主运动速度的量值；进给量是度量进给运动的量值，在工件或刀具每一转或每一往复行程的时间内，刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移；背吃刀量反映背吃刀运动（切入运动）后的运动距离即切削深度。选择切削用量的目的是要在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，使切削时间最短，即切削效率最高，因此在选择切削用量时，必须考虑下列问题：
对加工质量的影响：在切削用量的三要素中，切削深度主要影响切削力。增大时，切削力将成倍地增加，使工艺系统弹性变形增大，并可能引起振动，增高表面粗糙度和降低工件精度；进给量增大时，切削力和表面残留面积及其高度增加，使表面粗糙度增高和工件精度下降；切削速度增大时，切削变形减小，切削力有所减小，且当切削速度增大到某一数值后，积屑瘤消失，所以有利于降低表面粗糙度。在需要保证加工表面质量（半精加工和精加工）时，一般选取小的切削深度、小的进给量和大的切削速度。而在工艺条件受到限制时，则采用低速加工，以避免积屑瘤和切削温度等对加工精度的影响。
对刀具耐用度的影响：在数控刀具用量三要素中，切削深度对刀具耐用度的影响很小，对切削速度的影响最大。从保证合理的刀具耐用度来考虑，选择切削用量的顺序是：先选大的切削深度，然后选取较大的进给量，最后按耐用度标准选取合理的切削速度。
对切削加工生产率的影响：切削加工生产率可以用工序单件时间来衡量，也可以用单位时间内的金属切削量来衡量。单位时间主要包括机动时间（或基本时间）和辅助时间两项，其中辅助时间包括换刀、磨刀、装刀等非切削时间。
应用领域
切削液是一种用来冷却和润滑刀具加工工件的工业用液体，主要用在金属切削、磨削加工过程中，使用环境有车床、磨床、铣床、加工中心、锂床等。
粗加工
粗加工是用于去除大量材料的切削技术，包括用于高速粗加工的策略、通过正确设置进刀/退刀运动达到半精加工或精加工质量的技术。粗加工时易产生大量的热量，粗加工时加入切削液，可以吸收大量的热，冷却效果极佳，如乳化液、极压乳化液等。
精加工
精密加工工艺是指加工精度和表面光洁程度高于各相应加工方法精加工的各种加工工艺。精密加工工艺包括精密切削加工（如金刚镜、精密车削、宽刃精刨等）和高光洁高精度磨削。精加工时，使用润滑效果好的切削液，可以提高加工表明质量。如极压切削油或高浓度乳化液。
拉削和齿轮加工
在切削油中加入硫、氯和磷极压添加剂，可明显地提高润滑和冷却效果。硫化油在高温时可形成牢固的吸附膜，具有良好的润滑和冷却效果，是一种应用广泛的极压切削油，常用于拉削和齿轮加工中。
孔加工
加工孔时，一般选用浓度大的乳化液或极压切削液。深孔加工时，一般选用含有极压添加剂浓度较低的切削液，如极压乳化液或极压切削油。
生产工艺
液态类
水溶液：在水中加某些水溶性添加剂，如防锈剂三乙醇胺、钠硝酸盐、碳酸钠等配成透明切削液，把水加温到适宜温度，加入亚硝酸钠、碳酸钠等固态物质，搅拌至全溶后，加入丙三醇、三乙醇胺充分搅拌即可。
乳化液：将待添加剂溶于油中，然后边搅边加入油酸，再加入三乙醇胺，在适宜的温度下，继续搅拌至膏状即可。使用时取油膏2%～5%，水95%～98%将油膏化开，搅拌均匀即可使用，这种乳化液防锈性和洗涤性均好，可用于切磨削加工。
切削油：将油加热至适宜温度，按顺序加入待添加物质，待油温下降至合适温度时，加入磷酸三乙酯并充分搅拌即得。
固态类
二硫化钼水剂：将辉钼精矿、树胶、苯甲酸钠、肥皂粉、水等原料按一定比例混合搅拌，溶于或悬浮于水中即得。
二硫化钼油剂：将辉钼精矿、汽油机油、悬浮添加剂等原料按一定比例充分混合搅拌，悬浮于矿油中即得。
气态类
氟利昂：利昂的生产方法简单易操作，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应法等几种。
二氧化碳：工业生产的二氧化碳是作为尿素合成、石脑油分解过程中的副产品获得的，这类产品中含有水分、油分、硫化物及其他杂质，通过提纯处理后可得到高纯度二氧化碳。
安全问题
健康危害
工人长期接触切削液的油雾会导致眼、鼻和咽喉的健康问题和皮炎、类脂性肺炎、气喘病、慢性病及肺病。有调查显示，长期接触金属加工液油雾有致癌危险。泰安市疾控中心联合济宁市和山东省疾病预防控制中心将11家机械制造企业380名员工纳入暴露组(223人)和对照组(157人)，进行健康状况问卷调查，检测2个车间作业场所空气中切削油雾浓度，并观察工人作业状况。结果发现工作场所切削油雾浓度较高，且检测到化学性有害因素乙二醇、三乙醇胺，接触者的皮炎显著增加，与切削液暴露有关。
消防危害
在某些环境中，油雾易着火，火灾隐患增加，从而导致预防爆炸危险措施的成本增加；纯油切削液用于要求高度物理润滑的加厂场合，例如齿轮滚齿、拉削、枪钻和研磨加工。纯油切削液的热传导性很差，会引起燃烧，易造成火灾。
处理与回收
处理
采用适当的回收设备，可使纯矿油切削液的处理减到最少。纯矿油切削液可以用加热方法消毒和去除水份。经过沉淀并添加一些主要的成份，常常可以恢复质量，供继续使用。必要时可以用燃烧的办法处理油基切削液（有可能作为一种燃料）。
为了满足各地关于水的污染控制法，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，都必须经过一定的处理。水溶性切削液中可以成为水污染物的有：油、亚硝酸盐、酚、磷酸盐、多氯联苯（PCB）和重金属。用酸或硫酸铝处理可分离出乳液中的油：亚硝酸盐可用氨基磺酸处理，破坏其致癌作用。
回收
回收切削液可以解决废物处理问题，降低成本，污染问题也易解决。回收系统的主要部件是某种除去金属切屑和磨屑的过滤器。还要一些其他部件来除去漂浮的油和补充切削液及运输、贮存设备和油泵等部件。
企业所有废油应统一回收，集中处理（企业不搞废油再生，应将废油送到废油回收站），防止浪费防止污染环境。废油回收一般由润滑站负责。大量废油应及时回收，少量废油设点回收。设备油箱换油，一般废油回收率不得低于规定油箱容油量的85%。
日常维护
储存时间：油基产品一般可以储存2～3年，质量不会下降；储存的温度应在5～40℃之间；当储存在室外时，应水平放置或者盖上防水布。水基产品一般建议在生产日期后的6个月内使用；储存温度不要低于5℃，也不要高于40℃；在配水使用时，水的温度最好在15～20℃左右；避免采用镀锌的管子或者容器。
换液：在机床换液之前，加入专用的系统清洗剂循环8～24h，排尽液槽中的旧液，机械方式清理干净液槽和排屑器，用新鲜切削液冲洗液槽，用泵排干液槽，装入新的切削液。配置新的切削液时，必须注意应将浓缩液慢慢加入到水中，而不能反过来，同时伴以充分的搅拌，使切削液形成稳定均匀的体系。