快速了解CNC加工的冷却液类型

机械师在CNC加工过程中经常使用冷却液，以减轻刀具或材料因过热产生的影响。这些冷却液既可作为润滑剂，也可作为冷却介质，同时辅助排屑。

本文将探讨CNC冷却液的工作原理及其输送技术。您还将了解冷却液在CNC机床中的重要性、类型及更多知识。让我们开始吧！

什么是CNC冷却液？

CNC冷却液（切削液）是一种常用于金属切削作业的工业流体，用于提高效率。CNC加工冷却液由特殊化学添加剂通过科学配比制成，其主要成分包括动物脂肪、水、石油蒸馏物、植物油和其他原材料。

这些冷却液提高了CNC机床切削高密度塑料、玻璃纤维和金属等材料的能力，同时减少高温积聚。

冷却系统如何工作？

在CNC加工过程中，CNC机床冷却液混合物流过作业区域。冷却液像流水般冲刷切屑和颗粒，随后流入机床底部的集屑槽，在此处需通过泵送循环回作业区域以实现持续使用。

在高速加工时，冷却液为工件降温；在低速加工时，则为刀具提供润滑。因此，CNC冷却液可以保护刀具，并防止工件变形，从而延长刀具寿命。为确保最佳性能，必须监控、维护和调整中央及单机CNC机床冷却系统。

然而，小型冷却系统使用效率较低的油水分离和过滤组件，导致浓度水平频繁变化和更大波动。因此，在小系统中应使用不易受切屑污染的冷却液。

CNC机床的多种冷却液输送方式

不同的CNC机床使用不同特性和压力的冷却液，因此选择适合您CNC机床的冷却液输送机制至关重要。输送量不足可能导致车间资源快速耗尽，而压力不当可能损坏工件或CNC刀具。以下是常见的CNC机床冷却液输送方式：

雾状冷却机制

此输送方法使用低压，适用于对散热和排屑要求不高的作业。由于未施加高压，雾状冷却不会使刀具和工件承受额外压力。

空气冷却机制

空气冷却技术不适用于润滑，但有助于降温和排屑。由于不含油基或水基冷却液，其效果较弱。
此外，在处理敏感材料时，空气冷却适合直接接触工件。但对于易受热冲击或快速膨胀的塑料材料，直接接触冷却液可能导致零件收缩。

最小用量润滑（MQL）机制

每家CNC车间的目标都是通过提高车间效率、增加产量和降低成本来获得竞争优势。因此，CNC车间常因环保优势而采用MQL技术。

MQL机制通过仅使用必要量的冷却液来减少成本和材料浪费，它们通常以极细的雾状或气溶胶形式提供，为特定作业提供足够的冷却液。

高压机制

高压CNC机床冷却液输送使用超过1000 psi的压力来清除加工过程中的切屑。此方法适用于排屑，因高压可将切屑吹离材料。

尽管此方法能快速有效冷却零件，但所用压力可能损坏微型刀具。因此，它适用于CNC钻孔或深腔作业，并可通过冷却液或内置冷却箱轻松输送。

CNC加工冷却液的四种类型

加工冷却液主要分为四大类，各有其配方。但应根据材料和加工过程，基于冷却液的效率和综合性能进行选择。以下是常见的机床冷却液类型：

全合成液

此类冷却液最清洁，不含石油或矿物油。全合成液包含缓蚀剂和化学润滑剂，可在水中分解。这些液体与水混合后形成金属加工液。因此，这类CNC冷却液具有高冷却能力、防锈性、易维护性和润滑性。

此外，全合成液因其优异的冷却能力，主要用于高热、高速加工过程（如表面研磨）。重型全合成液可处理多种加工操作。

全合成液根据成分分为简单型、复杂型或可乳化合成液。简单合成液（真溶液）常用于轻负荷研磨，而复杂合成浓缩液含有适用于中重载加工的合成液。更重要的是，复杂合成润滑剂允许更高的加工速度和进给率。

优点

• 全合成液具有优异抗腐败性；
• 提供良好的防锈性和高冷却能力；
• 与水混合后稳定性更高；
• 清洁且适用于多种加工操作，维护简便。

缺点

• 润滑油等机床液体易污染全合成液，需有效管理和维护；
• 在中高度搅拌条件下易产生细雾或泡沫，尽管相比油基液体问题较少。

半合成液

半合成液是合成液（聚合物）和可溶性油的混合体。这些液体含有2-30%的矿物油或石油，采用水稀释配方。其余成分为水、乳化剂，以及生物杀菌剂、润湿剂和缓蚀剂等添加剂。因其主要成分为水且在浓缩液生产过程中与水乳化，常被称为预制化学乳化液。

半合成液通常为半透明状，但性质可能从微透明到不透明不等。此外，许多半合成液具有良好的热敏感性，油分子包裹刀具以确保更佳润滑。

优点

• 适用于中重载应用的优异润滑剂；
• 凭借卓越的润湿和冷却性能，允许更高的进给率和加工速度；
• 低粘度，具有更好的沉降和清洁性能。

缺点

• 水质硬度会影响半合成液的稳定性，导致硬水垢沉积；
• 清洁添加剂提供的润滑性低于可溶性油，因此易起泡。

纯油

这些油取自石油、矿物油、动物成分及其他元素（如化合物、植物和脂肪）。纯油有时含有磷、硫和氯等添加剂。它们通常不溶于水，能提供最佳润滑、防锈性、更长的集屑槽寿命和简便的维护。

由于细菌仅在有水分的液体中繁殖，纯油不会变质。这些油能减少切削力，实现清洁切割，确保工件表面光滑。

优点

• 纯油提供良好的润滑性，减少加工中的摩擦；
• 确保优异的表面光洁度并减少刀具磨损；
• 通常经济实惠，与青铜、钢和铁等常用机械材料兼容性好。

缺点

• 纯油冷却性能较差；
• 由于易降解，需要更高的维护和更频繁的换油。
• 不适用于某些高性能场景。
• 若处理不当，可能对环境造成负面影响。

可溶性油

可溶性油（又称乳化液或水溶性油）是通用加工冷却液的优选，属于水溶性切削液。水溶性油与水混合后形成乳化液。该混合物由基础矿物油和乳化剂组成，形成金属加工液。稀释后性能优异，兼具润滑性和热传导性。

可溶性油价格低廉，广泛用于金属加工行业。它们含有60-90%的石油、乳化剂或矿物油，并附着在工件上进行加工。与特定量的防锈剂混合后，可提供优异的防锈性。

优点

• 油水混合配方提供更好的冷却和润滑；
• 多功能，适用于轻中载作业，包括各种黑色金属和有色金属加工；
• 可配合直油处理攻丝和拉削等作业。

缺点

• 若维护不当，冷却箱易滋生细菌和真菌；
• 混合油会导致防锈问题、蒸发损失和外来油污染。

CNC机床冷却液浓度

在CNC机床中使用错误的冷却液浓度会导致多种问题。因此，了解如何正确使用CNC机床冷却液配比以达到理想效果。浓度低于机床最低要求会导致以下风险：

• 微生物滋生；
• 刀具加速磨损；
• 零件和机床腐蚀。

而浓度过高的风险包括：

• 起泡
• 毒性
• 浓缩液浪费
• 导热性下降
• 润滑不良
• 机床和零件变色
• 残留物堆积导致工具退化

CNC冷却液浓度对照表

以下是不同材料和加工场景的冷却液浓度建议：

水基切削液与高压CNC冷却液对比

水基切削液和高压CNC机床冷却液在金属加工中都很常见,这些液体都能有效润滑刀具和工件。

水基液体具有优异的散热性和润滑性，是环保且经济的高压机床冷却液替代品。然而，它易受细菌滋生影响，并可能导致某些金属腐蚀。

对于使用高压CNC冷却液的系统，建议投资于能提高速度、进给率、工具寿命并改善排屑的系统。高压CNC冷却液可显著提升生产力，压力可超过1000 psi，适用于攻丝和深孔钻削。

然而，高压CNC冷却液成本高昂且需要高维护以保证性能，同时需要操作技能以确保安全高效运行。

结论

CNC机床冷却液有助于实现CNC车间的工作效率。这些液体可减少热量积聚、润滑刀具，并防止加工（如CNC铣削、车削或钻孔）中的热量聚集和故障。

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常见问题

如何杀灭CNC加工冷却液中的细菌？

可通过直接向冷却液中注入臭氧来预防或抑制细菌滋生。臭氧可杀灭病毒、细菌或霉菌，并消除冷却槽异味。

CNC冷却液起泡的原因是什么？

水质偏软是冷却液起泡的主要原因，建议使用水质硬度测试条检测水质硬度。