隨著中國機(jī)械加工行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)金屬加工潤滑劑需求量越來越大，同時(shí)對(duì)金屬加工潤滑劑的要求也越來越高。據(jù)粗略估算，目前中國市場(chǎng)金屬加工潤滑劑年需求量約為25萬t，其中水基切削液的需求量約為5～6萬t。水基切削液在金屬零部件的切削加工過程中起著重要的潤滑、冷卻、清洗和防銹作用。在循環(huán)使用過程中，水基切削液不斷發(fā)生著復(fù)雜的變化，加工過程中產(chǎn)生的金屬碎屑，溶液中累積的礦物質(zhì)，外界進(jìn)入的異物，以及切削液本身的氧化產(chǎn)物等，都導(dǎo)致切削液的性能發(fā)生變化，影響產(chǎn)品的加工性能。
在機(jī)械加工過程中為了獲得良好的加工性能，一方面需要高品質(zhì)的切削液，另一方面則離不開強(qiáng)有力的維護(hù)管理技術(shù)作為支撐。同樣的產(chǎn)品，在同樣的工作環(huán)境下，管理得好與不好，對(duì)產(chǎn)品的使用性能和使用壽命會(huì)產(chǎn)生很大影響。為了提高切削液的使用性能，延長產(chǎn)品的使用壽命，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，需要加強(qiáng)切削液的維護(hù)管理工作。
切削液投入現(xiàn)場(chǎng)使用過程中主要包括新液的配液工作和使用中切削液的維護(hù)與管理兩個(gè)大方面。
1.配液工作
（1）液槽的清洗
切削液在長時(shí)間的循環(huán)使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量微生物，系統(tǒng)管道、液槽和機(jī)床等也會(huì)粘附堆積一定量的碎屑和雜物，因此在換液前，需要采取機(jī)械手段清理掉污物。最好在更換前24h左右，在使用液中加入專用消毒清洗劑，一起循環(huán)，殺滅系統(tǒng)內(nèi)微生物，以防止微生物污染新液，致使新液迅速腐敗。
（2）配液用水水質(zhì)的選擇
水基切削液中水的含量一般占使用液的90%～99%。水的品質(zhì)會(huì)直接影響到使用液的穩(wěn)定性、防銹性、抗泡性和抗微生物性能，因此其對(duì)水基切削液性能的影響不容忽視。
水質(zhì)硬度大致可以分為軟水（0～100p p m）、中硬水（100～300p p m）和硬水（>300p p m）。一般來說，配液用水硬度需適中（75～200p p m），不易過高或過低。硬度過高，一方面容易加速微生物繁殖；另一方面，溶解的礦物質(zhì)（主要是鈣離子和鎂離子）會(huì)和切削液中的陰離子發(fā)生發(fā)應(yīng)，生成不溶性皂狀物，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致油水分離，以至于切削液整個(gè)乳化體系被破壞，影響產(chǎn)品的使用性能。當(dāng)生成的皂狀物大量聚集時(shí)，會(huì)使比較精細(xì)的濾網(wǎng)堵塞。如果水質(zhì)硬度太小，則容易起泡。泡沫中含有大量空氣，而空氣的冷卻性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水的冷卻性能，因而會(huì)影響切削液的冷卻性。一旦泡沫過多，會(huì)導(dǎo)致切削液溢出，污染周圍的環(huán)境。水中的氯離子對(duì)金屬腐蝕影響很大，極易與金屬作用，破壞金屬的鈍化膜，對(duì)切削液的防銹性能造成不利影響。因此，在氯離子含量特別多的時(shí)候，需要選用防銹性能優(yōu)異的切削液，甚至需要進(jìn)行去離子處理，除去水中多余的氯離子。水質(zhì)中的硫酸根離子則是厭氧菌的營養(yǎng)物質(zhì)，容易加速厭氧菌大量繁殖，使得切削液散發(fā)出臭雞蛋氣味，造成切削液的腐敗變質(zhì)。
（3）稀釋液的配制
切削液的稀釋關(guān)系到乳化液的穩(wěn)定。配制稀釋液時(shí)，需要按照一定比例將濃縮液加入到水中，充分?jǐn)嚢韬蠹纯蛇_(dá)到乳化狀態(tài)，得到均勻的稀釋液。需要說明的是，配制乳化型切削液時(shí)，一定是將濃縮液加入到水中，不能反其道而行之，否則會(huì)對(duì)切削液的性能產(chǎn)生不良影響。稀釋液配制完成后，利用手持折光儀測(cè)試濃度，確保稀釋液濃度在規(guī)定范圍內(nèi)。
2.水基切削液的維護(hù)管理
水基切削液在使用現(xiàn)場(chǎng)中的維護(hù)管理工作涉及兩個(gè)方面：一是防止外界污染物的混入和及時(shí)清除，另一個(gè)是保持加工液的性能穩(wěn)定，如濃度、防銹性、p H值、抗菌能力和電導(dǎo)率等。
（1）濃度管理
在切削液的常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，濃度是保證其使用性能的重要指標(biāo)。特定加工方式條件下，每種切削液都有其最佳的濃度使用范圍，濃度過低容易導(dǎo)致切削液潤滑、防銹性能下降，進(jìn)而影響刀具的使用壽命、工件的加工精度和設(shè)備的工作效率；濃度過高，則可能導(dǎo)致加工過程中泡沫增加，而且會(huì)導(dǎo)致其冷卻性能的下降，還會(huì)對(duì)操作員工的眼睛、鼻、皮膚和喉嚨產(chǎn)生刺激，從經(jīng)濟(jì)角度來看也是一種浪費(fèi)。因此濃度是許多企業(yè)每天必須檢測(cè)的重要參數(shù)之一。通過定期檢測(cè)油槽中切削液的濃度來實(shí)現(xiàn)對(duì)切削液質(zhì)量和使用性能的控制，繼而根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，定期補(bǔ)液、補(bǔ)水和補(bǔ)充功能添加劑等進(jìn)行調(diào)控，以獲得最佳切削加工效果，并盡可能地延長切削液的使用壽命。切削液的濃度測(cè)試可以采取物理方法和化學(xué)方法等多種手段，目前常用的方法主要包括折光率法、酸解破乳法、化學(xué)滴定法和儀器分析法。其中，折光儀法是用手持折光儀直接讀取切削液的折光率并換算出濃度，這是一種非常簡(jiǎn)便快速的測(cè)試方法，在現(xiàn)場(chǎng)得到了廣泛應(yīng)用?？墒?，對(duì)于使用過一段時(shí)間的切削液，折光儀的讀數(shù)可能變得模糊不清，難以讀取，此時(shí)需要采用化學(xué)滴定等方法進(jìn)行檢測(cè)。在一些集中供液系統(tǒng)情況下，為了減少勞動(dòng)力，提高監(jiān)控效率，降低人工成本，開始出現(xiàn)以控制機(jī)為控制核心的乳化液濃度檢測(cè)與自動(dòng)配比系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)乳化液濃度在線檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控的有機(jī)結(jié)合。
（2）微生物控制
水基切削液中含有微生物繁殖所需要的營養(yǎng)源、水質(zhì)和適宜的溫度。在切削液使用現(xiàn)場(chǎng)，很容易因?yàn)槲⑸锏拇罅糠敝硨?dǎo)致切削液發(fā)生腐敗。使切削液劣變的微生物有多種，主要包括好氧菌、厭氧菌和霉菌。好氧菌的繁殖會(huì)使切削液中氧含量減少，為厭氧菌的繁殖提供了良好的條件。特別是在周末或節(jié)假日期間，由于使用液停止了循環(huán)流動(dòng)，接觸空氣的機(jī)會(huì)大大減少，使得厭氧菌呈幾何級(jí)數(shù)增加。厭氧菌將硫酸鹽類物質(zhì)還原成硫化氫，發(fā)出難聞的臭雞蛋氣味，這就是很多工廠車間出現(xiàn)的“星期一現(xiàn)象”。微生物的大量繁殖會(huì)造成切削液的p H值下降、防銹性下降和濃度下降等一系列問題。細(xì)菌的新陳代謝產(chǎn)物多為有機(jī)酸，容易導(dǎo)致切削液p H值下降。曾有文獻(xiàn)研究不同配方的乳化油加入菌種時(shí)p H值與細(xì)菌數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明，抗微生物性能較差的乳化液，隨著培養(yǎng)周期的延長，細(xì)菌數(shù)迅速增加，p H值也急劇下降。當(dāng)細(xì)菌大量繁殖時(shí)，會(huì)“吃掉”切削液中的防銹劑，導(dǎo)致切削液防銹劑含量減少，防銹性能快速下降，進(jìn)而造成工件和機(jī)床的銹蝕。細(xì)菌還會(huì)分解切削液中乳化劑成分，破壞切削液的乳化性能，容易造成油水分離。此外，如果霉菌的繁殖得不到有效控制，會(huì)產(chǎn)生大量白色絮狀物，粘附在機(jī)床、管道和油槽壁上，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞管道和過濾系統(tǒng)。正是因?yàn)槲⑸锏拇罅糠敝硶?huì)造成上述問題的發(fā)生，因此在切削液使用過程中，必須嚴(yán)密監(jiān)控微生物的繁殖狀況。通常切削液中微生物含量最好控制在105個(gè)/mL以下，以避免微生物過度繁殖后產(chǎn)生不良后果。
（3）pH值的監(jiān)控
水基切削液的維護(hù)管理中，pH值是另外一個(gè)重要指標(biāo)。一般情況下，切削液p H值維持在8.5～9.5之間。如果p H值過高，容易造成有色金屬的腐蝕，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致操作員工的皮膚脫脂、干燥，甚至發(fā)生皮膚過敏等問題；如果p H值過低，則容易導(dǎo)致細(xì)菌的大量繁殖，影響切削液的防銹性能等。通常，當(dāng)切削液p H值大幅度下降時(shí)會(huì)加速微生物的生長繁殖，致使切削液發(fā)生劣變；而細(xì)菌大量繁殖時(shí)，會(huì)導(dǎo)致p H值進(jìn)一步下降，如此形成一種惡性循環(huán)。因此需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況在使用液中補(bǔ)加堿保持劑和殺菌劑等功
能添加劑維持切削液的性能。
（4）防銹性
水基切削液防銹性能下降時(shí)，可能導(dǎo)致工件、刀具以及機(jī)床發(fā)生銹蝕，給工廠造成巨大損失。因此，防銹性能是切削液的一個(gè)重要監(jiān)控指標(biāo)。切削液濃度偏低、p H值過低、細(xì)菌滋生和水質(zhì)硬度太高等因素均有可能導(dǎo)致防銹性能的大幅度下降，因此，需要分別采取補(bǔ)加濃縮液、堿保持劑、殺菌劑和軟水劑等方法加以調(diào)整，以防止銹蝕問題的發(fā)生。
（5）浮油
浮油是漂浮在切削液表面，沒有被乳化的油狀物質(zhì)。浮油通常是因?yàn)樵O(shè)備用油諸如液壓油、導(dǎo)軌油等滲漏到使用液中造成的。如果切削液中的浮油含量過高，會(huì)在切削液表面形成一層油層，阻礙空氣中的氧氣進(jìn)入使用液中，致使使用液中的厭氧菌迅速繁殖，嚴(yán)重時(shí)造成切削液腐敗發(fā)臭。因此，需要經(jīng)常利用撇油器等手段除去表面的油層。
（6）其他指標(biāo)的監(jiān)控
切削液的濃度、微生物含量、p H值和防銹性等常規(guī)指標(biāo)是切削液維護(hù)管理的重要監(jiān)控對(duì)象，這些指標(biāo)通過科學(xué)合理的管理都可以得到有效控制。在集中供液的管理系統(tǒng)，切削液的過濾性、污染物和雜質(zhì)含量、黏度等參數(shù)與切削液的劣變過程有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以為集中供液系統(tǒng)中切削液的換液方案提供有力支持。值得一提的是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，開始出現(xiàn)了集中供液系統(tǒng)切削液中央監(jiān)控體系，用于維護(hù)和管理切削液。U S 5224051報(bào)道稱，利用在線監(jiān)控器，通過切削液在多臺(tái)機(jī)器中循環(huán)，可以實(shí)時(shí)提供切削液的性能數(shù)據(jù)。中央系統(tǒng)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并據(jù)此自動(dòng)或手動(dòng)補(bǔ)加濃縮液，或采取其他的調(diào)整措施，以用于控制加工液的狀態(tài)。
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