現代磨削加工的砂輪線速度已由20-25m/s提高到100m/s或更高，深切緩進的磨削加工實現了“以磨代車”的歷史性轉變。在如此苛刻的工況條件下，乳化液作為潤滑冷卻介質已不能適應。近年來發展起來的化學合成型磨削液對高速磨削較為適應，但是就磨削液的摩擦性能和磨削工藝效果之間的相互關系尚缺乏研究，在這方面進行探討，對磨削液乃至磨削工藝的發展會有俾益。

本文選擇了一些國內外磨削液，通過進行臺架試驗和磨削比試驗，測試考察了磨削液的μ、PB、PD等參數和磨削工藝效果(磨削力、磨削效率、磨削比、磨削表面粗糙度等)的關系，并在此基礎上研制出了摩擦學性能較為理想的SP202磨削液。

SP202合成磨削液及其特點

SP202合成磨削液(以下簡稱SP202)中采用了Mo-B和B-N化合物為主體的添加劑，這類化合物據認為是無毒的或低毒性物質。采用的表面活性劑是屬于容易生物降解的品種，排放后不會造成滯留性環境污染。體系穩定，能夠在使用過程中始終保持透明狀態。能持久維持良好的滲透和清洗能力，而且沒有發霉變質的弊病。SP202的主要成分配比如下：

表面活性劑，屬聚醚、多元醇類，用量按質量百分數w%計(以下均相同)為6%；
油性劑，屬脂肪酸酯類，用量為4%；
防銹劑屬鉬-硼復合劑，用量為8%；
有色金屬緩蝕劑為苯三唑，用量為0.1%；
極壓劑為硼-氮化合物，用量為10%；
偶聯劑屬多元醇類，用量1%；
絡合劑為乙二胺四乙酸鹽，用量為0.5%
消泡劑屬于分散劑、硅油類，用量為0.2%；
其余成分為去離子水。

按照GB/T6144-85規定的技術指標檢驗，SP202磨削液各項目均達到了標準的要求。5%稀釋液PB為431.2N。GB/T6144-85標準規定II類合成切削液的稀釋液PB≥392N，III類、IV類的PB≥686N，摩擦系數μ和PD值均未作規定。但我們在測試一些進口樣品中發現，一些商品磨削液的PB值低于392N和686N；但幾乎全都有較低的μ和較高的PD值(見表1)。據此認為：研究μ、PB、PD這些數值對磨削工藝效果的影響無疑是有一定意義的。

表1 國產乳化液和幾種進口樣品的μ、PB、PD值

磨削液的PB、PD值與使用效果評定

為了評定磨削液的PB、PD值對磨削力、磨削效率、磨削加工表面質量的影響，我們調整了磨削液中油性劑、極壓劑的含量和配比，制備出不同PB、PD值的試液，在專用試驗臺上進行磨削力、砂輪最大堵塞值、磨削效率及加工粗糙度的考察；通過磨床加工零件的實地檢測，確認了PB、PD值與磨削工藝效果的關系。最后將較好的配方與國外同型樣品作了攻絲扭矩的試驗對比，以考查比較其技術水平。

專用臺架試驗

圖1 試驗專用臺架的示意圖

試驗專用臺架的示意圖見圖1。供試溶液為1#和2#溶液，各自的參數見表2，試液配比濃度均為5%。試驗測定參數為:
磨削力(法向磨削力Fn和切向磨削力Ft)；
砂輪最大堵塞值(μA)；
磨削效率用每修整1次砂輪后可磨削加工的工件數作為磨削效率指標(件/次)；
磨削加工后的表面粗糙度Ra(μm)，用砂輪修整前最后1件磨削加工件測得的表面粗糙度值和砂輪修整后的第1件磨削加工件測得的表面粗糙度值作為指標值。

由表3可以看出：1#試液由于PB值較高，形成的潤滑膜較為牢固，磨削時因為要同時撕破這種膜，就要消耗更多的功；而在極壓狀態，由于PD值較低、沒有化學反應或物理沉積形成低剪切膜的條件，表現為磨削力較高和起伏波動較大，作為這種起伏變化的后果，磨削加工面的粗糙度也相應較高。與此同時，砂輪也會受到較大反作用力的沖擊，易于形成粘附磨損和擴散性磨損，使砂輪空隙堵塞變鈍。

2#試驗液PB值較低，工件上形成的潤滑膜易在磨削時去除；它的PD值較高，在極壓狀態能在被加工面不斷形成易于磨削的低剪切膜，磨削力較小且波動較為平穩，基于同樣的理由，砂輪受損較小，能保持鋒利并可獲得較好的磨削質量。

試驗磨削力記錄曲線見圖2和圖3。

圖2 1#(5%)磨削力曲線圖

圖3 2#(5%)磨削力曲線

磨削比的試驗檢測

在磨削加工中通常用磨削比G來表征砂輪的耐用度，而當砂輪、被加工材料和其他機械加工條件相同時，G就可以用來作為磨削液質量的評價指標之一。這里，G=Vm/Vs。式中：Vm為每磨削工件100件的金屬磨除量，mm3；Vs為每磨削工件100件的砂輪磨損量，mm3。

為了尋求最佳的磨削比G效果，重新調整了配方中的油性劑、極壓劑的用量和配比，獲得了不同PB、PD值的試液，在磨床上進行實際磨削加工和測試。試驗條件為：

機床為M8810外溝磨床；
砂輪規格為GB180R×；6，材質是橡膠砂輪
砂輪圓周速度Vs=24，000r/min；
試件為軸承外套，材質GCr15鋼，尺寸203/01；
試件轉速:NW=840r/min。

用千分表分別測量磨削加工前后的工件尺寸和砂輪尺寸，計量出Vm和Vs。每次加工、測量100件，重復進行3次，取3次的平均值，試驗結果見圖4。可見，磨削比G隨PD/PB的比值增大而提高。在試驗的設定范圍內幾乎呈直線關系。

圖4 PD/PB比值對磨削比G影響的試驗曲線

高的PD值和適當的PB值可減少砂輪磨損，提高磨削效率，其結果和臺架試驗的結果相吻合。

攻絲扭矩試驗

基于上述專用臺架試驗和磨削比試驗，為了和國外同型產品(美國產合成液，為我國引進設備中比較廣泛采用的一個品種)進行比較，制備了A、B型2種SP202合成磨削液，在上海大學研制的快速攻絲扭矩試驗機上進行了攻絲扭矩的測定。

攻絲扭矩試驗條件為:10mm標準絲錐，攻絲材料CrMo45鋼，攻絲轉速200r/min，試液濃度5%。試液參數和攻絲試驗測定結果見表4。

表4 試液參數和攻絲扭矩試驗測定結果

攻絲扭矩試驗

中，試液A與進口樣品比較，PB、PD值相當，而攻絲扭矩測試結果僅降低了8.16%，其差異可能是由于滲透、清洗能力不同所致。試液B由于PD/PB值比進口試樣高，而攻絲扭矩測定結果比較，降低了22.75%。這就為SP202磨削液替代進口產品提供了技術依據。

從上述3種試驗的結果可知，得到的結論是一致的，即在一定條件下，磨削液的PD/PB值是決定磨削工藝效果的重要參數之一。而僅依靠PB值來判斷磨削液摩擦特性的作法顯然是不完善的。

磨削液的生產驗證

SP202磨削液已在十多家單位生產應用數年，根據各單位的使用試驗報告，和過去使用的乳化液相比，可提高磨削比1-1.7倍，磨削量增加40%-75%，砂輪損耗降低26%-75%，改善加工表面粗糙度1-2小級；而且由于其不含油劑和有害成分，
無臭、無刺激性，有利于環境保護，對操作者健康無害，受到了普遍歡迎。

結語

通過專用臺架試驗和磨削比試驗，確認僅用PB值來表達磨削液的摩擦特性是不完善的；在一定條件下PD/PB比值和磨削液的磨削比G呈線性關系，應作為判斷磨削液性能的主要參數之一。據此研制出的SP202磨削液在生產使用中顯示了良好的技術經濟效益。