劉旭

摘要：潤滑劑作為減小摩擦作用以及阻力的一種試劑，其是緩解摩擦和防止損失的最佳方法。同時潤滑劑還有冷卻、清潔以及防污染的效果。因此，對潤滑劑進行改善是非常有必要的，可以在潤滑劑當中添加有效的成分，以加強潤滑劑的性能和效果。在對機械設(shè)施采取潤滑的時候，主要是通過機械設(shè)施將潤滑劑輸送到需要潤滑的位置，對設(shè)備儀器進行潤滑，以保護機械設(shè)施因摩擦阻力過大而造成損害。因此，本文就對切削潤滑劑的潤滑性能進行了研究，借助簡單快速低成本的切削液潤滑性測試方法對切削潤滑劑的潤滑快速測定法進行了實驗。將最大攻絲扭矩作為切削潤滑性指標，進行探討。

關(guān)鍵詞：切削潤滑劑；潤滑性；測定方法；攻絲扭矩

如今潤滑劑的應用范圍極其廣闊，被應用在許多的領(lǐng)域當中，而我國作為制造業(yè)和生產(chǎn)大國，會涉及到很多機械設(shè)施的切削環(huán)節(jié)，所以我國對切削潤滑劑的應用量非常的巨大。同時潤滑劑首先必須起到有效的潤滑效果，其次還必須滿足實際的要求以及多種多樣的特殊需求，這些需求會根據(jù)實際的工況、環(huán)境、氣候、場所以及地區(qū)的不同而發(fā)生變化。因此，對切削潤滑劑的潤滑性能進行研究是非常必要的。如今判別切削潤滑劑的性能如何，除了在實際工作當中采取試驗以外，還沒有任何有效的、簡單的、快速的模擬測定方法。我國主要是利用四球機PB當作切削潤滑的評價指標，但是四球機與切削摩擦副材料非常的不統(tǒng)一，因此四球機無法準確的反映出切削過程中潤滑的情況。攻絲扭矩測試儀作為專門對切削加工過程進行研究的測量裝置，最為典型的代表裝置就是美國的FalexⅡ型攻絲扭矩測量儀，不過這種測量儀的價格極其高，而且測量當中所用到的費用也非常大巨大，使用具有限制。為此，我們就利用了力矩測試系統(tǒng)的理論，再結(jié)合目前四球機（廈門出產(chǎn)的MS-800），研發(fā)出了簡易的攻絲扭矩測試裝置。通過此裝置對不同的材料展開了攻絲實驗，例如：45#鋼、不銹鋼、銅以及鋁等。測試的結(jié)果和實際應用結(jié)果基本一樣，同時將常用的潤滑劑菜油和蓖麻油展開了比較，也顯示出此裝置具有良好的實用性和可靠性。同時也給實驗室對潤滑劑的選擇與工廠對潤滑劑質(zhì)量的檢測方面帶來了有效的作用。

一、對植物型潤滑劑的研究

如今隨著潤滑劑品種的不斷增加，以及在選擇潤滑劑的時候，通常應根據(jù)具體的應用情況、材料、環(huán)境、范圍以及性能等方面進行選擇。隨著我國環(huán)境保護政策的實施，使得環(huán)境友好型潤滑劑越來越受重視。植物型潤滑劑也就是環(huán)境友好潤滑劑，環(huán)境友好（Environmentally friendly）潤滑油作為一種生態(tài)類的潤滑油（Eco-Lubricant），還被稱作為環(huán)境無害潤滑油（Environmentally Harmless Lubricant）、環(huán)境兼容潤滑油（Environmentally Acceptable/Adapted Lubricant）和環(huán)境滿意潤滑油（Environmentally Considerate/preferable Lubricant）。其不僅可以達到設(shè)備所要求的應用效果，還可以被活性微生物分解變成CO2與水，起到保護環(huán)境的效果，屬于綠色潤滑油（Green Lubricant），正好符合我國環(huán)境保護的基本政策，以及可持續(xù)發(fā)展的基本戰(zhàn)略。我們本次實驗正是使用常見潤滑劑菜油和蓖麻油進行的，它們都屬于環(huán)境友好型的潤滑油。

（一）對菜油的研究

菜油的分子里具有充分的雙鍵，經(jīng)過氧化時極易產(chǎn)生聚合成空間立構(gòu)型油泥，這種油泥屬于不溶解的物質(zhì)。如果將菜油變?yōu)椴擞鸵阴?，那么?jīng)過氧化后就不易生成油泥，所生成的物質(zhì)粘性很大，而且溶于油。另外，菜油乙酯的技術(shù)簡單，有良好的潤滑性以及粘性，可用來進行潤滑油的改進。菜油可以通過環(huán)氧后與不同鏈長的醇發(fā)生反應，形成氧化性極其穩(wěn)定的改性菜油。對改性菜油和不同的脂肪醇反應后其潤滑性及摩擦性的研究發(fā)現(xiàn)：改性菜油的潤滑性會隨直鏈醇鏈長的增長而降低，摩擦性能會隨鏈長的增長而增大。通過實驗發(fā)現(xiàn)異辛醇改性菜油的氧化性能極其的穩(wěn)定，潤滑性能極其的良好，可用來做高檔潤滑油。

（二）對蓖麻油的研究

經(jīng)過改良后的蓖麻油形成了兩種新型的蓖麻油，既提升了蓖麻油的氧化性能，又增強了其潤滑的性能。通過對環(huán)氧蓖麻油與異辛醇的酯交換反應以及異構(gòu)醚化反應形成了新的蓖麻油，改良后的蓖麻油（1）又和乙酸酐酯化合作用形成了改性蓖麻油（2）。將改性蓖麻油（1）與改性蓖麻油（2）相比，發(fā)現(xiàn)改性蓖麻油（2）的氧化性能非常穩(wěn)定，有效提升了蓖麻油的氧化穩(wěn)定性能以及潤滑性能。

二、測試系統(tǒng)的應用原理

此方法把四球機的頂球夾具換成絲攻夾具，將四球機活塞換為螺母試樣夾具，再套在有油潤滑的活塞套筒當中，用于減少摩擦。此測試的基本原理為將螺母試樣夾具的手柄和扭矩傳感器相觸碰，使四球機在100-1800rpm的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，然后把傳感器的信號不斷放大，最后采用記錄儀描繪出扭矩的時間曲線圖。曲線的最高端代表著攻絲過程當中最大的扭矩Tmax。其中，Tmax代表著潤滑性能的情況，Tmax越小表示其潤滑性能就越好。

三、實驗部分

（一）實驗所用的材料

實驗的材料包括：絲錐、螺母試樣以及潤滑劑。第一，絲錐。對于絲錐應該使用標準的M10，采用首攻加工螺母坯當作實驗的試樣，這主要是為了統(tǒng)一螺母坯的孔內(nèi)尺寸。然后使用第二攻絲錐采取測試。第二，待攻螺母試樣。對于待攻螺母試樣應分別采用45#鋼，H62銅，LY12鋁以及1Cr18Ni9不銹鋼的。其中45#鋼和銅材質(zhì)的待攻絲螺母孔的直徑應為9.5mm，鋁的直徑應為9.0mm。如果鋁的孔直徑為9.5mm，其扭矩顯示會較小。第三，潤滑劑。對于切削潤滑劑應選用VG10#的基礎(chǔ)油，VG10#+20%的極壓劑，菜油以及蓖麻油。

（一）實驗的步驟和方法

實驗的步驟和方法分為5個環(huán)節(jié)，分別為：（1）接通電源并將筆式記錄儀清為零。（2）轉(zhuǎn)速應為180rpm。（3）固定好準備加工的螺母，同時注入潤滑劑。（4）開啟電機，并打開記錄儀，進行攻絲切削。（5）當攻絲完成后，反轉(zhuǎn)電機并退出絲錐。

四、實驗的結(jié)果和評價

（一）測試的周期

每次的測試大概兩分鐘左右便可出來結(jié)果。

（二）實驗的精度與誤差

對于不同材質(zhì)的待攻螺母（主要為45#鋼、銅、鋁）在VG15#的基礎(chǔ)油里，通過我們所研發(fā)的簡易的攻絲扭矩測定方法展開實驗。實驗主要利用10個待攻螺母，用來觀察此測試系統(tǒng)的實驗精度，然后對實驗的誤差進行分析。將最大攻絲扭矩當作參考對象，對不同材質(zhì)的攻絲螺母的測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，并對存在的誤差進行計算和分析，結(jié)果顯示：首先，對于45#的鋼。其最大實際絕對誤差為0.052N.m，最大實際相對誤差為2.65%，標準差為0.036N.m。其次，對于鋁。其最大實際絕對誤差為0.048N.m，最大實際相對誤差為2.35%，標準差為0.025N.m。最后，對于銅。其最大實際絕對誤差為0.041N.m，最大實際相對誤差為2.82%，標準差為0.027N.m。從這些對比的結(jié)果可以看出此測量裝置的精確度還是挺高的，具有基本的可靠性和實用性。

（三）測試系統(tǒng)的可靠度分析

為了證實我們所研發(fā)的簡易攻絲扭矩裝置的可靠性以及此測試方法對切削潤滑劑性能研究的精確度，我們將現(xiàn)階段切削過程當中較為基礎(chǔ)的菜油以及蓖麻油當作實驗的試樣，和普通礦油（VG15#）切削潤滑劑的性能展開了比較，對其的可靠程度采取了分析。根據(jù)實驗的結(jié)果總結(jié)發(fā)現(xiàn)：在實驗當中，對于難以加工的不銹鋼材質(zhì)所使用的普通礦油進行潤滑的切削性能比菜油和蓖麻油進行潤滑的切削效果要差很多。由此裝置進行的實驗結(jié)果Tmax和實際經(jīng)驗總結(jié)的結(jié)果相同，由此可見，本實驗的結(jié)果非常地真實、有效、可靠。四球機實驗（PB值以及磨損的直徑）根本體現(xiàn)不出來菜油以及蓖麻油具有良好的切削潤滑效果（不算含極壓劑的潤滑油）。

（四）設(shè)備及其操作的費用

本次實驗所花費的成本和費用與美國的FalexⅡ型攻絲扭矩測量儀相比要低的多得多，而且我們所研發(fā)的裝置還非常的簡易，操作簡單、可靠。同時測量結(jié)果非常的快速，每次測試操作大概兩分鐘左右就能得出結(jié)果。

五、結(jié)論

我們主要是參見美國的FalexⅡ型攻絲扭矩測量儀而研發(fā)出了一種簡易的、便捷的、快速的易操作的攻絲扭矩測試裝置，這種裝置的測量成本以及所花費的費用非常的低，并且每次實驗大概只用2分鐘便可得出結(jié)論，因此非常的快速。我們對不同材質(zhì)的待攻螺母分別做了攻絲扭矩的實驗，待攻螺母的材質(zhì)主要包括45#的鋼、銅、鋁和不銹鋼等。在實驗當中得出誤差，然后對誤差進行處理和分析，發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果的誤差在3.0%之內(nèi)，與四球機PB值以及磨損直徑法相比本次評價切削潤滑劑的簡易測量法更加的接近事實，符合實際當中所積累的經(jīng)驗結(jié)果，因此，充分的證實了本裝置的實用性、準確性和可靠性。同時還發(fā)現(xiàn)了植物潤滑劑的優(yōu)點及對切削設(shè)備良好的潤滑效果，不僅保護環(huán)境，還增大了對潤滑劑的探索范圍。

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（作者單位：泰倫特生物工程股份有限公司）