本发明涉及一种环保切削油及其制备方法和应用。
背景技术：
：在金属的切削加工中，工件与刀具，刀具与切屑之间会产生大量的摩擦并且产生大量热量，为了减少摩擦，提高切削效率，提高工件的精度和降低工件表面的粗糙度，延长刀具使用寿命，通常配合使用切削液或者使用切削油。随着工件材料超硬化和多样化的发展，金属加工难度越来越高，对切削油性能的要求也日益提高。传统的切削油生物降解性能差，生态成本高，随着人们环保意识的不断提高，要求切削油除了具备良好的性能外，还必须对环境无污染，对人体无害。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种环保切削油及其制备方法和应用。本发明所采取的技术方案是：一种环保切削油，是由以下质量份的原料组成：环保切削油中，合成酯为季戊四醇四油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、新戊二醇油酸酯、硬脂酸异辛酯、油酸异辛酯中的至少一种。环保切削油中，脂肪醇为碳原子数6～24的脂肪醇。环保切削油中，聚α烯烃为pao4。环保切削油中，抗氧剂为酚类抗氧剂、烷基苯胺类抗氧剂中的至少一种。环保切削油中，防锈剂为苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑中的至少一种。环保切削油中，金属减活剂为噻二唑衍生物、三唑衍生物中的至少一种。这种环保切削油的制备方法，包括以下步骤：1)按上述的组成称取原料，将合成酯、脂肪醇和聚α烯烃，混合搅拌，得到基础油；2)将基础油加热搅拌，加入抗氧剂、防锈剂和金属减活剂，混合搅拌，得到粗油品；3)将粗油品过滤，得到环保切削油。制备方法的步骤2)具体为：将基础油加热至60℃～100℃搅拌，加入抗氧剂、防锈剂和金属减活剂，混合搅拌均匀，然后降温至50℃以下，停止搅拌，得到粗油品。一种金属的切削加工方法，是使用这种环保切削油进行油雾润滑加工。本发明的有益效果是：本发明的切削油润滑性能优异，抗氧化性能好，可生物降解，对人体和生态环境无毒无害，符合相关环境指标要求。本发明的切削油产品对人体和生态环境无毒无害，符合相关环境指标要求，润滑性和氧化稳定性优异，通用性强，适合于大部分材质的金属切削加工，特别适用于半干式和微量润滑加工，主要用于油雾润滑。气液两相的油雾既能起到润滑作用，又能带走大量的热量，还能减少切削液的使用量，降低成本，减少废液排放，有利于环境保护。具体实施方式切削油由基础油和添加剂两部分组成，基础油是切削油的主要成分，起到主要润滑作用；添加剂则可改善切削油的使用性能。一种环保切削油，是由以下质量份的原料组成：优选的，环保切削油中，合成酯为季戊四醇四油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、新戊二醇油酸酯、硬脂酸异辛酯、油酸异辛酯中的至少一种；进一步优选的，环保切削油中，合成酯为季戊四醇四油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、硬脂酸异辛酯、油酸异辛酯以质量比4:3:1:1组成的混合物。优选的，环保切削油中，脂肪醇为碳原子数6～24的脂肪醇；进一步优选的，环保切削油中，脂肪醇为异辛醇、正癸醇、月桂醇中的至少一种；再进一步优选的，环保切削油中，脂肪醇为异辛醇、正癸醇、月桂醇以质量比4:3:3组成的混合物。优选的，环保切削油中，聚α烯烃(pao)为pao4。优选的，环保切削油中，抗氧剂为酚类抗氧剂、烷基苯胺类抗氧剂中的至少一种；进一步优选的，环保切削油中，抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚、液态辛基丁基二苯胺、高分子量酚类抗氧剂中的至少一种。优选的，环保切削油中，防锈剂为苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑中的至少一种；进一步优选的，环保切削油中，防锈剂为苯并三氮唑和2-巯基苯并噻唑以质量比1:1组成的混合物。优选的，环保切削油中，金属减活剂为噻二唑衍生物、三唑衍生物中的至少一种；进一步优选的，环保切削油中，金属减活剂为噻二唑衍生物与三唑衍生物以质量比1:1组成的混合物。这种环保切削油的制备方法，包括以下步骤：1)按上述的组成称取原料，将合成酯、脂肪醇和聚α烯烃，混合搅拌，得到基础油；2)将基础油加热搅拌，加入抗氧剂、防锈剂和金属减活剂，混合搅拌，得到粗油品；3)将粗油品过滤，得到环保切削油。制备方法的步骤2)具体为：将基础油加热至60℃～100℃搅拌，加入抗氧剂、防锈剂和金属减活剂，混合搅拌均匀，然后降温至50℃以下，停止搅拌，得到粗油品。一种金属的切削加工方法，是使用这种环保切削油进行油雾润滑加工。进一步的，油雾润滑加工是指将环保切削油以油雾气体方式进行切削冷却。油雾润滑加工方法是指微量润滑切削技术，这是一种典型的准干式切削方法，是指将压缩气体(空气、氮气、二氧化碳等)与极微量的润滑剂混合汽化，形成微米级的液滴，喷射到加工区进行有效润滑的一种切削加工方法。以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。实施例1～5中，所用合成酯为季戊四醇四油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、硬脂酸异辛酯、油酸异辛酯以质量比4:3:1:1组成的混合物；脂肪醇为异辛醇、正癸醇、月桂醇以质量比4:3:3组成的混合物；聚α烯烃为pao4；抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚；防锈剂为苯并三氮唑和2-巯基苯并噻唑以质量比1:1组成的混合物；金属减活剂为噻二唑衍生物与三唑衍生物以质量比1:1组成的混合物。实施例1：实施例1的环保切削油包括以下质量份数的原料：合成酯40份，脂肪醇22份，聚α烯烃35份，抗氧剂1份，防锈剂1份，金属减活剂1份。实施例1环保切削油的制备方法，步骤如下：1)按照质量份数称取原料，先将合成酯、脂肪醇和聚α烯烃放入调配釜中混合，搅拌，得到基础油；2)将步骤1)得到的基础油升温搅拌，升温至60℃～100℃，加入抗氧剂，防锈剂，金属减活剂搅拌，然后降温至50℃以下，停止搅拌；3)将步骤2)得到的油品进行过滤，得到切削油成品。实施例2：实施例2的环保切削油包括以下质量份数的原料：合成酯35份，脂肪醇32份，聚α烯烃30份，抗氧剂1份，防锈剂1份，金属减活剂1份。实施例2环保切削油的制备方法与实施例1的相同。实施例3：实施例3的环保切削油包括以下质量份数的原料：合成酯30份，脂肪醇35份，聚α烯烃30份，抗氧剂1份，防锈剂1份，金属减活剂1份。实施例3环保切削油的制备方法与实施例1的相同。实施例4：实施例4的环保切削油包括以下质量份数的原料：合成酯37份，脂肪醇30份，聚α烯烃30份，抗氧剂1份，防锈剂1份，金属减活剂1份。实施例4环保切削油的制备方法与实施例1的相同。实施例5：实施例5的环保切削油包括以下质量份数的原料：合成酯35份，脂肪醇21份，聚α烯烃40份，抗氧剂1份，防锈剂1份，金属减活剂2份。实施例5环保切削油的制备方法与实施例1的相同。应用：使用切削油对金属进行油雾润滑加工测试。加工的机床设备为fanucrobodrillα-d21mia，材料的夹持方式为虎钳装夹。加工刀柄的型号为bt30-ska183-90hf，加工的刀具为钨钢端铣刀，直径为6mm，刃数为4。切削所用的材料为钴铬钼合金，采用开粗的形式加工，铣削方式包括立铣、顺铣和逆铣，切削的要求是加工人体骨骼，各尺寸公差控制在0.01mm以内。具体测试步骤为：先加工29mm直径圆形面，然后在此基础上加工1mm深，20mm直径型腔，装刀长度为25mm。测试a使用的是实施例1的环保切削油进行外部喷雾。测试b使用的是外购的普通切削油进行外部喷雾，测试c使用的是普通乳化液进行液体冷却。表1为测试参数和测试结果。表1测试参数和结果测试a测试b测试c冷却方式外部喷雾外部喷雾液体冷却主轴转速s3000r/min3000r/min2150r/min切削速度v56.52m/min56.52m/min56.52m/min进给量f195mm/min195mm/min120mm/min铣削宽度3mm3mm3mm背吃刀量0.05mm0.05mm0.05mm表面光洁度ra0.131μmra0.211μmra0.241μm从表1的测试数据可以看出，使用实施例1的环保切削油进行外部喷雾，产品的表面光洁度要明显优于使用普通切削油和传统乳化液加工出来的产品。使用实施例1的环保切削油通过油雾润滑加工的方式分别加工al6063、sus316l和陶瓷(高强度氧化锆结合氧化铝)，其刀具寿命测试数据如表2所示。表2实施例1处理各种材料刀具寿命数据材料al6063sus316l陶瓷切削深度(mm)12155刀具直径(mm)6106精修切削量(mm)0.10.10.015转速(r/min)10000700012000精加工进给量(mm/min)30005000500刀具寿命(米)835980180使用普通乳化液通过液体冷却的方式分别加工al6063、sus316l和陶瓷(高强度氧化锆结合氧化铝)，其刀具寿命测试数据如表3所示。表3普通液处理各种材料刀具寿命数据从以上测试结果可知，本发明制备的切削油性能与传统的水基型乳化液相比，具有良好的润滑性，可大大提高加工效率，并延长刀具使用寿命。与现有技术相比，本发明的切削油具有以下的优点：(1)润滑性能优异；(2)抗氧化稳定性良好；(3)可生物降解，对人体和环境无毒无害。当前第1页12