2 传统冷却方式的作用与缺陷

1. 切削液加注方向对冷却效果的影响
   切削液的加注方向主要影响切削液能否充分地渗透到切削区。实际生产中，操作者一般多向刀具前刀面加注(见图1(a )所示)，这样有利于减小切削阻力，但切削液有时难以到达前刀面激烈摩擦的部位，因此产生了从后刀面加注的方法(见图1(b)所示)，这样，随着刀具前进造成的低压，切削液易于进入切削的接触部位。实验证明这样可延长刀具50%甚至2倍的寿命。对于平面磨削，在生产实践中一些操作者常常忽略磨削液浇注方向的作用，将磨削液的喷嘴设置成图2所示位置。由于砂轮高速旋转产生巨大的气流阻碍了磨削液进入磨削区，从而导致磨削过程的“事后”冷却，即此时磨削液仅对工件整体温度的降低起作用，而对处于磨削区的工件温度几乎不起任何冷却作用。
2. 切削液加注方式及其冷却效果
   切削液的加注方式也称供液法，按照加注原理主要有以下几种：

   1. 普通浇注法 这种供液方法主要由泵、管路系统、喷嘴组成。切削液由泵送出经喷嘴以一定的流速、流量浇到切削(磨削)区，在切屑容器内被分离后，又回到供液箱。该方法装置简单，在生产中应用最为广泛。美国的J . A . Webster对喷嘴的形状、位置等作了较深入的研究，从流体力学的高度上探讨了喷嘴形状对流速的影响，并得到了很多有益的结论。
      

      图2 平面磨削的“事后”冷却

      图3 刀具加压内冷却方法

      图4 一种典型的砂轮内冷却装置示意图

   2. 刀具加压内冷却法 其基本原理是在刀具上钻两个交叉孔，使切削液在压力作用下，在刀体内部循环而冷却的方法，如图3所示。加压内冷却法由于切削液的高速流动，改善了渗透性，使之易于达到切削区，同时因对流的加强也显著地改善了冷却效果。
   3. 砂轮内冷却法 砂轮内冷却的原理(见图4 )是将切削液引入砂轮架法兰与砂轮间的空隙，使之在随砂轮旋转所造成的离心力的作用下通过砂轮内部的气孔直接到达磨削弧区，起到冷却、润滑的作用。该方法冷却效果显著，但其缺点也显而易见：它要求砂轮必须有足够的孔隙，以利于传递切削液。它要求切削液必须经过很好的过滤，以防阻塞了砂轮的孔隙。它推广的最大障碍在于：磨床停机时，砂轮内的磨削液在重力的作用下会聚集到砂轮靠近地面的一侧，当重新启动时，砂轮将因磨削液分布不均而产生很大的偏心振动。这种振动对砂轮及机床的损害是很大的。
   4. 手工供液法 用油壶、笔、毛刷等供液，以达到冷却、润滑的目的。该方法常见于没有供液装置而需要冷却润滑的生产现场。如台钻等。
   综上，在切削加工中应根据具体情况选用合适的切削液加注方法。随着生产的发展，也必将有新的供液法出现。
3. 目前切削液使用存在的几个负面问题
   切削液由于其重要的作用，在机械加工中得到了广泛地应用。特别是近年来，一些先进制造工艺如超高速切削的出现，它的使用量更是成倍地增长。与此同时，它的使用也带来如下越来越多的负面问题。

   1. 增加了制造成本 据德国的许多公司的统计资料表明，使用切削液的费用占总制造成本的7%～17% ，而刀具消耗的费用仅占制造成本的2%～4%。美国Baylers刀具涂层公司也作了这方面的统计，结果是切削液的消耗是刀具费用的3～4倍。
   2. 引起了环境问题 在使用切削液较多的工序中，切削液会污染工作环境，工作区常常弥漫着较大的异味。切削液是机械加工中造成环境污染的重要根源。例如未处理的乳化液通常其含油量高达20000mg/L ，化学耗氧量(COD)高达9300mg/L，生物耗氧量(BOD)达9300mg/L。此外还含有大量的亚硝酸钠、三乙醇胺等缓蚀剂和表面活性剂。在我国，仅机械工业废乳化液的日排放量据不完全统计已近亿吨，可见其问题的严重性。
   3. 损害了工人健康 在切削过程中，切削液与人体直接接触，会诱发多种皮肤病甚至癌症，威胁或损害着工人的健康。

3 基于环保的“绿色”冷却方法的探索发展