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摘 要：面向绿色制造的环保型切削液的研究是未来金属切削液的发展趋势。综述了切削液的使现状，介绍了切削液的作用与分类，在满足加工性能与环境保护要求的基础上，最后对环保切削液的发展趋势进行了探讨。
关键词：切削液；环境保护；发展趋势
切削液在机械加工中占有着重要的地位，是金属切削加工中的主要冷却方法。合适的切削液具有良好的润滑、冷却、清洗和防锈等作用，可以延长刀具使用寿命，保证产品加工质量，降低生产成本。近十几年来，由于切削技术的不断提高，先进切削机床的不断涌现，刀具和工件材料的发展，推动了切削液技术的发展。随着先进制造技术的深入发展和人们环保意识的加强，对切削液技术提出了新的要求，它必将推动切削液技术向更高领域发展。
一、切削液的现状
目前，切削液的品种繁多，作用各异，但归纳起来分为两大类， 即油基切削液和水基切削液。切削液从以油基为主，逐步向水基发展，发展和变化主要是在水基切削液领域。水基切削液以水为基质，其传热速度高（水的传热速度为油的2.5倍[1]）。等量的水吸收一定热量后，比油的温升要慢得多，从而提高了冷却效果，并可减少油雾，因此水基切削液的用量增大。但是水基切削液与切削油相比存在着润滑性差，其次是锈蚀、胶体稳定性、化学稳定性、生物稳定性、可滤性、泡沫性等问题。这些问题对切削液在机床应用时的“油池寿命”至关重要。
二、切削液的危害
（一）切削液对环境的危害主要是其废液对水资源及土壤的污染问题
（二）切削液对人体的危害主要表现在两方面：化学危害和生物危害
化学危害：切削液中的一些添加剂，如常作为杀菌剂使用的苯酚类物质，有毒且致癌！而作为防锈剂的亚硝酸钠也会在酸性条件下形成致癌物质-亚硝酸。切削液中含有的矿物油、表面活性剂的脱脂作用以及防腐、杀菌添加剂的刺激性会使人体皮肤干燥、脱脂、开裂，甚至引起红肿、化脓等不良现象。很多高速加工和切削液喷嘴产生细油雾或气溶胶使人患上肺病、湿疹等症状。
生物危害：主要表现在切削液由于各种原因导致细菌大量繁殖而发黑变臭，一方面使工作环境变差，另一方面大量繁殖的细菌，也可能使操作工人受到感染[2]。如厌氧菌的分裂周期大约为60min，它将在很短时间内因释放SO2而使切削液变质，美国一家汽车公司通过调查，比较了直接接触切削液的机床操作工人与其它未接触切削液的工人，得出结论是机床操作工人患呼吸系统疾病（咳嗽、慢性支气管炎、鼻炎）的比例较其它工人高。
三、切削液的作用及分类
（一）切削液的作用
切削液是以浇注的方式进入到切屑形成区，起到润滑和冷却的作用。具体目的是：①提高工件的精度和表面质量；②延长刀具寿命；③带走切屑杂质；④迅速带走加工区域的热量；⑤起到工序间工件的防锈以及保护机床漆膜；⑥提高加工效率；⑦降低生产成本和能耗。因此，要求切削液具有冷却、润滑、清洗、防锈等多种功能[3]。
（二）切削液的分類
按照不同的介质，切削液可分为油基切削液和水基切削液两种。使用时不需要用水进行稀释的切削液称作油基切削液。油基切削液一般润滑性良好，但冷却性能相较于水基切削液稍差，在高速切削加工过程中，由于发热量大，导致切削油产生烟雾、起火等现象，污染加工环境。用动植物油作为原料的油基切削液稳定性差且价格昂贵。现在则多以矿物油为原料辅以各种添加剂制成切削液。
水基切削液在使用前要用大量的水，按一定比例对原液进行稀释。由于其使用过程中不会产生易燃的危险，且价格相对便宜并同样满足加工要求，在国内逐渐获得广泛的应用。尤其是随着全球石油资源紧缺，水基切削液的研究有了更为广阔的应用前景。
四、现代切削液的发展趋势
随着现代机械制造业的快速发展，切削技术和切削工艺的不断创新对切削液的性能提出了更高要求。尤其是近年来环境保护和人类健康日益成为全社会关注的焦点，而切削液会对环境和人体造成污染和损害，因此切削液的使用和废液处理已受到环保法规日益严格的制约。在工业发达国家，使用切削液加工时产生的烟雾量也要受到严格限制，对某些切削液废液及带有切削液的切屑要求必须作为有毒材料加以处理，其处理成本不断提高。为了适应社会发展的要求，现代切削液出现了新的发展趋势：
（一）研制高性能、无毒无害的添加剂
为了使切削液的作用得到稳定发挥，必须加入表面活性剂、防锈剂、杀菌剂等各种添加剂。而无毒型添加剂，即环保型生物降解添加剂是目前研究的重点。硼类极压剂是新型的抗磨添加剂与其他添加剂复合制备的润滑脂有优良的性能，正成为目前开发的热点。生物表面活性剂是微生物产生的一种物质，它无毒无害，具有良好的生物稳定性，并且可降解。因此，开发性能优越、无毒无害并且环保的生物降解添加剂是未来必然的发展方向。
（二）研究更为有效的供液方式
通常采用的切削液供液方式为浇注法，即将切削液以一定压力、一定流量浇注到切削加工区域，降低切削区温度，达到润滑和冷却的目的。但当加工方式或加工材料发生变化时不会根据具体的参数进行切削液供液的用量调整，这无疑使切削液的利用率降低，造成无谓的浪费，并且增加了加工及废液处理成本。因此在开发绿色环保切削液的同时，研究更为有效的供液方式，对于延长切削液的使用寿命、降低维护成本、降低废液排放、实现绿色制造具有重要的意义。“微量润滑”加工技术使用少量的切削液液流或者气雾作用加工区域，以达到冷却和润滑的目的，同时也实现了资源的有效利用[4]。
（三）切削液废液处理技术
未经有效处理的切削液直接排放会造成水质、土壤、大气等生态污染。对于可回收的切削液，最为有效的处理方式之一就是建立切削液循环系统，将每台机床受污染的切削液汇集到一起，将切屑等杂质进行集中过滤处理后再分别将洁净的切削液运送到每台机床进行循环加工。这一模式在国外机械加工企业已得到普遍运用。对于不能回收的切削液，必须使其达到国家排放标准，减少有毒物质在生态中的积累。
参考文献：
[1]孙建国等.论绿色切削液的必要性和可行性润滑与密封，2001，2.
[2]卢成锹.国外金属加工油发展概况石油商技，1990，6.
[3]刘镇昌.切削液技术[M].北京：机械工业出版社，2009，53-85.
[4]张春燕，周坚，丁志东.最小量润滑MQL切削中的关键技术[J].科技信息，2011，21（2）：404.
作者简介：
张金玲，北华大学北校区工程训练中心。
关键词：切削液；环境保护；发展趋势
切削液在机械加工中占有着重要的地位，是金属切削加工中的主要冷却方法。合适的切削液具有良好的润滑、冷却、清洗和防锈等作用，可以延长刀具使用寿命，保证产品加工质量，降低生产成本。近十几年来，由于切削技术的不断提高，先进切削机床的不断涌现，刀具和工件材料的发展，推动了切削液技术的发展。随着先进制造技术的深入发展和人们环保意识的加强，对切削液技术提出了新的要求，它必将推动切削液技术向更高领域发展。
一、切削液的现状
目前，切削液的品种繁多，作用各异，但归纳起来分为两大类， 即油基切削液和水基切削液。切削液从以油基为主，逐步向水基发展，发展和变化主要是在水基切削液领域。水基切削液以水为基质，其传热速度高（水的传热速度为油的2.5倍[1]）。等量的水吸收一定热量后，比油的温升要慢得多，从而提高了冷却效果，并可减少油雾，因此水基切削液的用量增大。但是水基切削液与切削油相比存在着润滑性差，其次是锈蚀、胶体稳定性、化学稳定性、生物稳定性、可滤性、泡沫性等问题。这些问题对切削液在机床应用时的“油池寿命”至关重要。
二、切削液的危害
（一）切削液对环境的危害主要是其废液对水资源及土壤的污染问题
（二）切削液对人体的危害主要表现在两方面：化学危害和生物危害
化学危害：切削液中的一些添加剂，如常作为杀菌剂使用的苯酚类物质，有毒且致癌！而作为防锈剂的亚硝酸钠也会在酸性条件下形成致癌物质-亚硝酸。切削液中含有的矿物油、表面活性剂的脱脂作用以及防腐、杀菌添加剂的刺激性会使人体皮肤干燥、脱脂、开裂，甚至引起红肿、化脓等不良现象。很多高速加工和切削液喷嘴产生细油雾或气溶胶使人患上肺病、湿疹等症状。
生物危害：主要表现在切削液由于各种原因导致细菌大量繁殖而发黑变臭，一方面使工作环境变差，另一方面大量繁殖的细菌，也可能使操作工人受到感染[2]。如厌氧菌的分裂周期大约为60min，它将在很短时间内因释放SO2而使切削液变质，美国一家汽车公司通过调查，比较了直接接触切削液的机床操作工人与其它未接触切削液的工人，得出结论是机床操作工人患呼吸系统疾病（咳嗽、慢性支气管炎、鼻炎）的比例较其它工人高。
三、切削液的作用及分类
（一）切削液的作用
切削液是以浇注的方式进入到切屑形成区，起到润滑和冷却的作用。具体目的是：①提高工件的精度和表面质量；②延长刀具寿命；③带走切屑杂质；④迅速带走加工区域的热量；⑤起到工序间工件的防锈以及保护机床漆膜；⑥提高加工效率；⑦降低生产成本和能耗。因此，要求切削液具有冷却、润滑、清洗、防锈等多种功能[3]。
（二）切削液的分類
按照不同的介质，切削液可分为油基切削液和水基切削液两种。使用时不需要用水进行稀释的切削液称作油基切削液。油基切削液一般润滑性良好，但冷却性能相较于水基切削液稍差，在高速切削加工过程中，由于发热量大，导致切削油产生烟雾、起火等现象，污染加工环境。用动植物油作为原料的油基切削液稳定性差且价格昂贵。现在则多以矿物油为原料辅以各种添加剂制成切削液。
水基切削液在使用前要用大量的水，按一定比例对原液进行稀释。由于其使用过程中不会产生易燃的危险，且价格相对便宜并同样满足加工要求，在国内逐渐获得广泛的应用。尤其是随着全球石油资源紧缺，水基切削液的研究有了更为广阔的应用前景。
四、现代切削液的发展趋势
随着现代机械制造业的快速发展，切削技术和切削工艺的不断创新对切削液的性能提出了更高要求。尤其是近年来环境保护和人类健康日益成为全社会关注的焦点，而切削液会对环境和人体造成污染和损害，因此切削液的使用和废液处理已受到环保法规日益严格的制约。在工业发达国家，使用切削液加工时产生的烟雾量也要受到严格限制，对某些切削液废液及带有切削液的切屑要求必须作为有毒材料加以处理，其处理成本不断提高。为了适应社会发展的要求，现代切削液出现了新的发展趋势：
（一）研制高性能、无毒无害的添加剂
为了使切削液的作用得到稳定发挥，必须加入表面活性剂、防锈剂、杀菌剂等各种添加剂。而无毒型添加剂，即环保型生物降解添加剂是目前研究的重点。硼类极压剂是新型的抗磨添加剂与其他添加剂复合制备的润滑脂有优良的性能，正成为目前开发的热点。生物表面活性剂是微生物产生的一种物质，它无毒无害，具有良好的生物稳定性，并且可降解。因此，开发性能优越、无毒无害并且环保的生物降解添加剂是未来必然的发展方向。
（二）研究更为有效的供液方式
通常采用的切削液供液方式为浇注法，即将切削液以一定压力、一定流量浇注到切削加工区域，降低切削区温度，达到润滑和冷却的目的。但当加工方式或加工材料发生变化时不会根据具体的参数进行切削液供液的用量调整，这无疑使切削液的利用率降低，造成无谓的浪费，并且增加了加工及废液处理成本。因此在开发绿色环保切削液的同时，研究更为有效的供液方式，对于延长切削液的使用寿命、降低维护成本、降低废液排放、实现绿色制造具有重要的意义。“微量润滑”加工技术使用少量的切削液液流或者气雾作用加工区域，以达到冷却和润滑的目的，同时也实现了资源的有效利用[4]。
（三）切削液废液处理技术
未经有效处理的切削液直接排放会造成水质、土壤、大气等生态污染。对于可回收的切削液，最为有效的处理方式之一就是建立切削液循环系统，将每台机床受污染的切削液汇集到一起，将切屑等杂质进行集中过滤处理后再分别将洁净的切削液运送到每台机床进行循环加工。这一模式在国外机械加工企业已得到普遍运用。对于不能回收的切削液，必须使其达到国家排放标准，减少有毒物质在生态中的积累。
参考文献：
[1]孙建国等.论绿色切削液的必要性和可行性润滑与密封，2001，2.
[2]卢成锹.国外金属加工油发展概况石油商技，1990，6.
[3]刘镇昌.切削液技术[M].北京：机械工业出版社，2009，53-85.
[4]张春燕，周坚，丁志东.最小量润滑MQL切削中的关键技术[J].科技信息，2011，21（2）：404.
作者简介：
张金玲，北华大学北校区工程训练中心。