在金屬切削和金屬加工企業(yè)中，使用冷卻液是一件非常普遍的事。但它也給工業(yè)企業(yè)帶來(lái)了一定的問(wèn)題，如機(jī)床冷卻潤(rùn)滑設(shè)備的費(fèi)用可達(dá)機(jī)床采購(gòu)?fù)顿Y的百分之幾；增加了企業(yè)要上繳的環(huán)境保護(hù)稅、工業(yè)污染物和排污費(fèi)用。這些都提高了機(jī)床設(shè)備的附加成本。如果冷卻液處理的不當(dāng)，還會(huì)增加環(huán)境污染，損害人身健康。因此，近幾年來(lái)，希望使用干式冷卻潤(rùn)滑的呼聲和愿望越來(lái)越強(qiáng)烈。但是至今為止，各種各樣的干式冷卻潤(rùn)滑技術(shù)都不能在提高切削加工表面質(zhì)量的同時(shí)提高刀具的使用壽命。而替代干式冷卻潤(rùn)滑的最佳解決方案是最小量冷卻潤(rùn)滑，簡(jiǎn)稱(chēng)MMKS。

　　空氣/油溶合冷卻

　　這種利用空氣和潤(rùn)滑油噴射到冷卻作用點(diǎn)的工藝在眾多的冷卻潤(rùn)滑方法中是非?？煽亢途哂姓f(shuō)服力的。在鋁合金、有色金屬合金、低合金滲碳鋼和工具鋼的銑削和車(chē)削加工中這一技術(shù)得到了成功的應(yīng)用。冷卻液生產(chǎn)廠Oelheld公司參與了大量的研究和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，以便挖掘MMKS最小量冷卻潤(rùn)滑更大的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　他們參加的研發(fā)項(xiàng)目，其中一個(gè)是用最小冷卻技術(shù)替代大量冷卻的不銹鋼鉆削技術(shù)項(xiàng)目，而不銹鋼是一種非常難以切削的金屬材料。對(duì)于這種高合金的X90CrMoV18不銹鋼材料（含鉻18%，鉬1.3%，釩0.12%），最小量冷卻潤(rùn)滑技術(shù)的使用的確是一個(gè)要求很高的攻關(guān)項(xiàng)目。這種高合金鋼有著很好的耐腐蝕性能，適合制作高耐磨性零件，如滾動(dòng)軸承或者制作外科手術(shù)器械的材料。在加工這種金屬材料時(shí)，鉆削加工產(chǎn)生的,傳導(dǎo)到孔口銳角處的熱量是必須解決的一個(gè)難題。冷卻不足會(huì)使鉆削刀具很快的磨損，鉆頭切削刃產(chǎn)生塑性變形最終將會(huì)使其失去切削能力。通常情況下，最小量冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)的冷卻潤(rùn)滑材料是以礦物油、潤(rùn)滑酯和合成油為基本材料制成的。而這種基礎(chǔ)材料制造的最小量冷卻潤(rùn)滑材料在最小量冷卻潤(rùn)滑中的效果卻不明顯，即使使用不同的添加劑也達(dá)不到大流量冷卻潤(rùn)滑時(shí)刀具的耐用度。

　　在加工這種材料時(shí)，由于冷卻潤(rùn)滑量的不足還加重了集屑瘤的形生，而且由于切屑的溫度較高和變形較大使得斷屑性能變差。因此，有必要對(duì)所使用的鉆頭在其幾何形狀、尺寸、基材和表面涂層材料等方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。鉆頭刀具耐用度的最佳效果是通過(guò)使用TiAlN/MoS2涂層材料，結(jié)合微觀幾何尺寸改進(jìn)的微晶硬質(zhì)合金鉆頭來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　優(yōu)化的積木式潤(rùn)滑系統(tǒng)

　　為了找到最合適的最小量冷卻潤(rùn)滑材料，Oelheld公司的研究人員采用了可靠的積木式產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)。也就是，首先通過(guò)活性添加劑進(jìn)行優(yōu)化。為此，研發(fā)工程師們按照5種基本活性添加劑組別展開(kāi)了工作：

　　磨損防護(hù)添加劑（AW）：通過(guò)與抗變形的金屬表面涂層材料反應(yīng)而避免刀具的磨損。

　　耐高壓添加劑材料（EP）：在高壓和高溫下降低刀具和被切削金屬表面之間的微觀磨損。

　　降低摩擦系數(shù)的添加劑（FM）：降低金屬相互接觸表面的摩擦系數(shù)，減少熱負(fù)荷。

　　氧化抑制劑：阻止冷卻潤(rùn)滑液因?yàn)檠趸袒腿パ鯓O化形成酸性物質(zhì)。

　　防腐劑：通過(guò)在金屬表面形成的保護(hù)膜防止酸和氧的侵入，形成防水層或者在水溶性的冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)中構(gòu)成基本的酸堿度PH值。

　　最后，研發(fā)工程師們選擇了水溶性的有機(jī)鹽為基礎(chǔ)。其較高的含水量是非常重要的，已經(jīng)進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)證明：水中的添加劑使用量越少，對(duì)刀具的耐磨性能就越有利。此時(shí)，可以說(shuō)是真正有了適用于不銹鋼材料的最小量冷卻潤(rùn)滑。在冷卻液中水分蒸發(fā)之后，保留在刀具表面的是附著力很強(qiáng)的、有利于降低摩擦的鹽性薄膜。

　　Oelheld公司的研發(fā)人員還對(duì)這種有機(jī)鹽溶液的性能進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)。首先是加入了AW抗磨損防護(hù)劑，而后又加入了EP耐高壓添加劑。至此，與大流量冷卻潤(rùn)滑時(shí)不銹鋼鉆頭的耐用度相比較，最小量冷卻潤(rùn)滑時(shí)的刀具壽命提高了60％。

　　提高刀具使用壽命的最佳冷卻潤(rùn)滑，在加工高合金鋼時(shí)也可以采用最小量冷卻潤(rùn)滑