水溶性切削液对加工缸盖气门导管和座圈的影响

随着全球制造业的发展，特别是新材料、新工艺的不断涌现，产品加工精度的提高，高压、高速、高流量的机床冷却系统的面世，切削液作为金属加工过程中的切削介质，发挥的特有作用越来越让人们不能忽视。

随着现代加工技术的发展，金属加工行业对金属切削液提出了更为严格的要求。而由于加工工艺的多样性和加工材料的特殊性，人们已经很难找到一种傻瓜型的切削液产品，使之可以满足所有的加工要求。因此，金属切削液的专业化必将成为行业的一种发展趋势。针对于国内广袤的地域，众多国际制造企业的进入以及新工艺、新材料的层出不穷，要求金属切削液生产厂商必须具备能够为各种特定的加工环境开发特定配方产品的能力。
作为北美地区最大的优质金属切削液的独立制造厂商，美国马斯达化学公司自1951年以来就一直致力于向金属加工业提供最优质的切削液，其产品质量被视为检验其它水基切削液的标准。
作为美国马斯达化学公司的中国分公司，马思特(上海)化学有限公司(简称马斯特)开发生产的水溶性切削液产品在加工发动机缸盖气门导管和座圈中的应用，充分说明了金属切削液专业化的必要性。

进、排气座圈和导管孔的加工部位
气缸盖的加工特点
气缸盖是发动机零件中结构较为复杂的箱体零件，也是关键部件。其精度要求高，加工工艺复杂，且加工质量直接影响着发动机的整体性能。对于发动机气缸盖的制造，其制造系统虽然众多汽车制造厂各不相同，但加工工艺及工艺设计中所采用的工艺技术却有着许多共同之处。其中，进、排气门座圈锥面与导管孔的加工又是气缸盖加工中最为关键的工序，加工精度一般要求为：汽油发动机的同轴度允差规定为0.015～0.025mm；而柴油机则仅为0.01～0.015mm。
气门导管和座圈通常采用铁基粉末冶金材料制成。为保证阀座和导管孔底孔的同轴度公差，通常大多数生产厂家采用专用设备和复合刀具加工。专用刀具先锪削阀座锥面，加工座圈完毕后，刀具后退约0.2mm，接着刀具转速提高，并以恒定的进给速度推动铰刀对导管孔进行加工。当导管孔加工完毕后，专用刀具恢复原转速，铰刀自动退回到起始位置。
使用切削液的特性要求
总结加工缸盖气门座圈和导管孔过程中对使用切削液的特性要求，可以归纳为以下几点：
切削液必须具有高强度的复合润滑能力。
在具体的生产实践中我们发现，导管孔和气门座圈的加工对切削液的润滑特性要求是不同的，加工导管孔要求切削液要有高强度的极压润滑性，而加工气门座圈则对切削液的边界润滑性提出了非常高的要求。马思特正是针对这种现状开发出了具有复合润滑添加剂的切削液产品，现场使用表现出了极佳的加工特性。
座圈加工
某汽车发动机生产厂使用CBN刀片加工座圈，在其它条件没有改变的情况下仅换用马思特为加工气门导管、座圈设计的专用切削液，每个刀尖可以加工1000余个座圈。
导管加工
某汽车发动机生产厂使用国产硬质合金铰刀加工导管孔，在其它条件没有改变的情况下仅换用马思特为加工气门导管、座圈设计的专用切削液，每把铰刀可以加工1200余个导管孔。
切削液必须能够在6MPa以上的冷却压力系统中工作，无泡沫问题发生。
由于气门导管孔和座圈的使用环境要求，这两个部位的材料必须同时具备耐磨和耐高温的特性。为了满足加工这种材料时的切削环境要求，冷却系统必须能够有效地将切削液送达切削部位，并能够有效地冲除加工区域的铁屑，以确保为切削过程中提供充分的冷却。
在加工这两个部位时，大多采用高压(6MPa以上)内冷、大流量切削液供液方式，这就要求所选切削液必须满足低泡的特性要求，如切削液使用中产生大量泡沫将极大地降低切削液的使用效果，造成刀具耐用度和工件表面质量的下降。
对切削液的使用建议
根据多年的实践经验，马斯特对于加工缸盖气门导管和座圈切削液的使用给出了以下几点建议：
应使用乳液型切削液，浓缩液矿物油含量应在50%以上。
切削液中除了必须具备复合极压润滑能力外，还必须具有足够高的油性，能够为切削提供有效的机械润滑能力。
切削液使用浓度应在15%以上。
虽然不同的切削液由于配方不同，使用过程中对浓度的要求会各不相同，但针对气门导管和座圈的材料特性，在切削中切削液必须同时具备提供高强度的极压润滑、边界润滑、机械润滑的能力，适当提高切削液使用浓度可以非常有效地延长刀具使用寿命和工件表面加工质量，这其中提高切削液使用浓度所增加的消耗费用对于企业来说则是不足挂齿的。
结束语
润滑、冷却、清洗和防锈，切削液的这四大作用广为人们熟知。它们是统一的，同时又是对立的。怎么才能获得最佳的平衡点，是众多厂家所关注的目标。每家切削液制造厂商的产品都会有其侧重性和针对性。作为缸盖加工中最为关键的气门座圈和导管孔加工工序，在选择切削液上就显得尤为重要。
本文作者:马思特(上海)化学有限公司 王宜良 谭宏坚等
 

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