折光法快速分析法旋光法三种方法的优缺点

优点是简单、快捷，在现场检测中应用比较多。

缺点是无法区分切削液中的有效成分和污染物，折光法所检测的结果包括所有进入液体的成分。因此随着切削液使用时间的延长、系统中污染物的增多会出现折光读数模糊、偏大等现象。若根据此数据补液的话，往往会导致切削液中的有效成分实际含量偏低，影响切削加工性能。

通过大量的生产实践证明，在金属切削加工中某些因素是可以控制和影响材料的表面质量的。这些因素主要包括：切削力、切削液及刀具材料。在金属切削加工过程中，如果对这些因素进行合理的选择以及对金属切削过程进行正确的控制，不仅能高效率地得到优质的产品，而且还能得到更好的收益。

切削力对金属切削加工的影响

　　21工件材料对切削力的影响

　　切削力是由材料的剪切屈服强度、塑性变形等因素来影响的。材料的剪切屈服强度与切削力成正相关关系，即材料的剪切屈服强度越高，切削力越大。切削力还受到材料塑性、韧性的影响，材料塑性、韧性越好，切削力越大。

　　22刀具几何角度对切削力的影响

　　从刀具几何角度分析，切削力主要受前角、主偏角和刃倾角变化的影响。当前角减小时，切削变形增大，切削力加强。但是还需注意，前角对切削力的影响与材料有关。切削力的作用方向主要受主偏角影响，与此同时，主偏角对主切削力、进给力和背向力都有一定影响。刃倾角对主切削力影响不大，但在一定范围内增大刃倾角使进给力增加、背向力减小。

切削液对金属切削加工的影响

　　31切削液的作用

　　在金属切削加工过程中，切削液对切削加工有重要作用。主要分为四点：第一，冷却作用。切削液常常以液体形式存在于切削区，它不仅能够降低切削温度，起到冷却作用，还能够减小工件与刀具的热变形。第二，润滑作用。切削液在工件与刀具、切屑之间形成一层油膜，减少它们之间的摩擦，起到润滑作用。第三，排屑与清洗作用。生产加工时，切削液处于流动状态，可将切削区域及机床上的细碎切屑冲走。第四，防锈作用。将防锈剂加入到切削液中，使金属表面形成一层保护膜，可防止工件及刀具出现生锈现象。

　　32切削液的种类

　　切削液主要分为三类。第一类，非水溶性切削液，主要对工件、刀具等有润滑作用。第二类，水溶性切削液，主要用于工件、刀具等的冷却和清洗。第三类，表面活性剂，这种物质既溶于水也溶于油，而且将水和油连接在一起，故其有乳化作用。

　　33切削液的选择

　　切削液的选择常根据工件材料、加工方法以及刀具材料等具体情况而选择。

（1）根据工件材料选择。切削加工塑性材料时需用切削液，脆性材料则不需要。

（2）根据加工方法选择。如果对材料进行磨削加工，选择具有冷却、清洗排泄及防锈功能的切削液。如果对材料进行半封闭或封闭加工，可以考虑极压切削油和极压乳化液。

刀具材料对金属切削加工的影响

　41刀具材料的性能

　　通过考虑金属切削加工中的实际因素，刀具材料应具有高硬度、高强度、以及良好的耐磨性、耐热性和导热性。硬度高的刀具材料才能完成切削加工任务，足够的强度才能保证切削加工不会产生危险，良好的耐热性才能保证在高温环境下进行加工工作。只有这样，才能保证加工安全、高效率的运行。

　　42刀具材料的种类

　　刀具材料的种类一般是按照材料的物理化学性能区分。在实际生产中，高速钢、硬质合金是使用最为广泛的。耐热性较差的碳素、合金工具钢因其抗弯强度较高，主要用于中、低速切割。高速钢按用途又可分类，通常分为两类：第一类，通用型高速钢；第二类，高性能高速钢。良好的工艺性是通用型高速钢的显著特色，而高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上加入微量元素，故高性能高速钢的耐磨性、耐热性显著提高。陶瓷材料的主要成分是氧化铝，是经压制成型后烧结而成。其具备稳定的化学性能，故适用于较高的切削速度。金刚石是目前最硬的刀具材料，不仅能够完成有色金属的加工，而且善用于非金属材料的高速精加工。立方氮化硼，一种硬度和耐磨性仅次于金刚石的刀具材料。适用于冷硬铸铁和一些很难加工材料的加工。

金属切削加工中控制表面质量的方法

　　51合理选择刀具材料

　　刀具材料的选择一般根据加工材料和具体的加工情况而定。在金属切削加工过程中，对有色金属及非金属材料进行高速精加工时，一般采用金刚刀。利用的是金刚刀硬度高，耐磨性好，摩擦系数小的性能。对碳钢、合金钢进行高速精加工时，可以采用涂层硬质合金、或者立方氮化硼刀具材料，利用的是硬度高，耐磨性好，特别是其化学稳定性好的性能。

　　52合理选择切削液

　　为了减少切屑、刀具与工件间的摩擦，可通过选择合理的切削液来实现。切削液的科学应用，可避免粘结现象，改善已加工表面质量。但是其使用效果，还需综合考虑与刀具材料、工件材料、加工方法等因素。

1、有机溶剂：油漆稀释剂，天那水，脱漆剂、电子、纺织、印刷行业用溶剂。

2、固体物质，粉末渣体等。

3、气雾剂、光亮剂、杀虫剂、脱模剂、润滑剂、制冷剂、空气清新剂。

4、各种助剂：电子行业（助焊剂）、纺织行业、涂料、塑料加工行业所用的助剂：乳化剂、润湿分散剂、消泡剂、阻燃剂等；电镀（锌、铜、铬、镍、贵重金属）助剂分析：前处理添加剂、光亮剂、辅助光亮剂等。

5、纺织、皮革助剂分析：柔软剂、匀染剂、整理剂等。

6、塑料和橡胶制品助剂分析：增塑剂、塑化剂、抗氧剂、阻燃剂、光和热稳定剂、发泡剂、填充剂、抗静电剂等。

7、化妆品：洗发、护发用品、护肤用品、美容用品、口腔卫生制品等。

8、油墨分析：墨水、感光油墨、印刷油墨等。

9、洗涤剂分析：民用和工业用清洗剂。

10、高分子材料：胶粘剂、纤维、涂料。

11、石油化学品分析：润滑油、切削液等。

在金属切削过程中，为提高切削效率、工件精度和降低工件表面粗糙度，延长刀具使用寿命，达到最佳的经济效果，就必须减少刀具与工件、刀具与切屑之间磨擦，及时带走切削区内因材料变形而产生的热量。

要达到这些目的，一方面是通过开发高硬度耐高温的刀具材料和改进刀具的几何形状，而另一方面采用性能优良的切（磨）削液往往可以明显提高切削效率，降低工件表面粗糙度，延长刀具使用寿命，取得良好的社会和经济效益。在机械加工中切削液的主要功能是润滑和冷却作用，加入特殊添加剂后还可起到清洗和防锈的作用，用于保护机床，刀具及工件等物件不被腐蚀。

我们在机械加工中，常用的切削液有：水溶液、普通乳化液、极压乳化液、矿物油、植物油、动物油、极压切削油等。其中，水溶液的冷却效果最好，极压切削液的润滑效果最好。由于切削液的种类很多，性能差异较大，因此在加工中怎样选择合适的切削液一直是一项比较难以抉择的事。下面主要从工件材料，刀具材料，加工工艺特点及性质等方面谈谈怎么合理选用切削液。

一、根据工件材料选用

在难切削材料中，有的硬度高达65～70HRC，抗拉强度比45号钢的抗拉强度高三倍左右，造成切削力比切削45号钢高200%～250%；有的材料高温硬度和强度高，有的材料加工硬化的程度比基体高50%～200%，硬化深度达01~03mm，造成切削的困难；有的材料化学活性大，在切削中和刀具材料产生亲和作用，造成刀具产生严重的粘结和扩散磨损；有的材料弹性模量极小和弹性恢复大及延伸率很大，更难于切削。因此，在切削各种难切削材料时，要根据所切材料各自的性能与切削特点与加工阶段，选择相宜的切削液，以改善难切削材料的切削加工性，而达到加工的目的。一般而言：

加工铸铁，铸铝等脆性金属，为避免切屑堵塞冷却系统或粘附在机床上难以清除，一般不用切削液。但精加工时为了提高表面质量，可用润滑好，黏度小的煤油或7%～10%的乳化液。

加工一般钢件，粗加工选用乳化液，精加工选用硫化乳化液。

加工有色金属或铜合金，不宜用含硫切削液，以免腐蚀工件。可选用一般乳化液或切削油。

加工镁合金时，不能用切削液，否则会燃烧起火。

加工难切削工件，如不锈钢，耐热钢及含有铬，镍，钼，锰，钛，铌，钨等元素的材料时，因所含硬质点多，机械擦伤作用大，导热系数低，切削热不易散出，往往难以切削。应选用10%～15%的极压切削油或极压乳化液。

二、根据刀具材料选用

工具钢刀具：其耐热温度约在200~300℃之间，只能适用于一般材料的切削，在高温下会失去硬度。由于这种刀具耐热性差，要求冷却液的冷却效果要好，一般采用乳化液为宜。

高速钢：这种材料是以铬、镍、钨、钼、钒（有的还含铝）为基础的高级合金钢，它们的耐热明显比工具钢高，允许的最高温度可达600℃。使用高速钢刀具进行低速和中速切削时，建议采用油基切削液或乳化液。在高速切削时，由于发热量大，以采用水基切削液为宜。若使用油基切削液会产生较多的烟雾，污染环境，而且容易造成工件烧伤，加工质量下降，刀具磨损增大。

硬质合金刀具：用于切削刀具的硬质合金是由碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）和5%~10%的钴组成，它的硬度大大超过高速钢，最高允许工作温度可达1000℃，具有优良的耐热性能，在加工钢铁材料时，可减少切屑间的粘结现象。在选用切削时，要考虑硬质合金对骤热的敏感性，尽可能使用刀具均匀受热，否则会导致崩刃。在选用切削液时一般油基切削液的热传导性能较差，使刀具产生骤冷的危险性比水基切削液小，所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。在使用冷却液进行切削时，要注意均匀冷却刀具，在开始切削之前，最好预先用切削液冷却刀具。对于高速切削，要用大流量切削液喷淋切削区，以免造成刀具受热不均匀产生崩刃，亦可减少由于温度过高产生蒸发形成和烟污染。

陶瓷刀具：采用氧化铝（Al2O3）、金属和碳在高温下烧结而成，这种材料的高温耐磨性比硬质合金要好，一般采用干切削，但考虑到均匀的冷却和避免温度过高，也常用水基切削液。

金刚石刀具：具有极高的硬度，一般采用干切削。为避免温度过高，也象陶瓷材料一样，许多情况下采用水基切削液。

三、根据加工工艺特点及性质选用

粗加工：由于加工余量及切削量较大，因此在切削过程中产生大量切削热，易使刀具快速磨损，所以需选择冷却功能为主的乳化液或合成切削液。

高速钢刀具加工碳素钢时，应选用3%～5%的乳化液，也可选用合成切削液。高速钢刀具加工铝合金，铜合金时，选用5%～7%的乳化液。加工铸铁铸铝，一般不用切削液。另外还需考虑切削速度，一般而言在低切削速度（小于5m/min）时，如滚齿机的滚齿，插齿，刨床的拉削时，刀具主要是机械磨损，要求切削液有良好的润滑性，宜选用切削油来辅助加工。在较高切削速度（大于10m/min）时，刀具主要是热磨损和电化腐蚀磨损，则要求切削液有良好的冷却性，宜用离子型切削液。

精加工：为减少切屑，工件刀具间的摩擦，保证工件表面，粗糙度和工件精度，切削液应具有良好的渗透性，润滑性和一定的冷却性。一般选用润滑性能较好的极压切削油或高浓度极压乳化液。高速钢或硬质合金刀具精加工碳钢时，选用10%～15%的乳化液，或10%～20%的极压乳化液。精加工铜或铝合金时，为了得到较高精度和表面质量，可用10%～20%的乳化液或煤油。在低切削速度时，为使切削液很快的渗透到切削区域，减少刀具与工件摩擦和粘结，控制积屑瘤形成，降低表面粗糙度，提高刀具耐用度，保证加工精度，宜用10%～15%的极压乳化液。中等切削速度时，刀具既有机械磨损又有热磨损和电化腐蚀磨损宜用8%～10%乳化液或离子型切削液。

半封闭加工：在钻孔，绞孔和深孔加工中，刀具往往处于半封闭状态下工作，排屑，散热条件比较差，加工中产生大量切削热不能及时传出，易造成刀具灼烧，严重破坏工件表面粗糙度，尤其是切削某些硬度高，强度大，韧性大和冷硬现象严重的特殊材料时，问题更突出，不仅会使刀具磨损严重，容易退火，而且容易拉毛已加工表面。为此需用黏度较小的极压乳化油或极压乳化液，并加大切削液的压力和流量，故可以一边冷却，润滑，另一边将切屑冲刷出来。

四、根据机床的类型选用

在选用切削液时，必须考虑到机床的结构装置是否适应。有些机床，如多轴自动车床，齿轮加工机床，设计时就已考虑使用油基切削液，所以没有采用特殊的轴承盖的特殊的装置来保护机床内部机构免受外界水、汽的侵袭，并且这类机床大都靠油基切削液来润滑接近切削区域的运动部件，因而必须使用油基切削液。如果使用水基切削液水溶性会渗透到轴承和机床内部结构，使这些零部件脱油产生腐蚀加速磨损。水基切削液渗入液压系统会使液压油乳化变成油包水或水包油的乳化液，使粘度增大或大幅度下降，改变了液压油的性质，影响液压系统的正常运行。因此，对于那些原用油基切削液的机床，要转用水基切削液时必须慎重，必要时要作适当的改装，否则会导致机床损坏。

以上所述是机械加工中切削液选择的一些基本方法，但是，机械加工种类繁多，加工要求和方法千变万化，同时还需考虑加工成本，因此在实际选用中还需结合实际情况进行科学分析，选择出最合适的切削液来提高加工效率和经济效益。

要测定切削液对机床铜部件有腐蚀的影响，一般可以在实验室做一些实验来测试不同条件下的铜部件的腐蚀量。具体来说，首先需要制作一些铜样品，然后将它们暴露在不同质量浓度的切削液中，以模拟现实情况下的使用。然后可以使用X光衍射、扫描电镜等技术来分析铜样品表面的腐蚀情况。此外，还可以使用电极位移法等技术来跟踪切削液对铜的腐蚀过程，从而得出更为可靠的结论。需要注意的是，确定腐蚀问题需要综合考虑多种因素，比如切削液的成分、温度、PH值等，实验过程需要严格控制这些因素，才能得出准确的数据。