1.前言

金属加工用油泛指经过机械切割或电火花切割除去金属或经过冲压、挤压等成型金属所用的润滑油、水基润滑液和油膏(包括润滑脂)。与三大油(发动机油、液压油和齿轮油)不同，金属加工用油仅占润滑油消耗量的1～2%，却因摩擦工况而千差万别，所需的金工油品种繁多。三大油用量很大，发动机油用量占润滑油总量的一半，预计到2005年我国车辆总数达三千万辆，发动机油年消耗量达170万吨。但开发发动机油成本很高，国外开发一个配方所需的台架试验等费用高达几百万美元。跨国公司凭借其强大的经济实力和专利技术抢占领我国高档发动机油市场。虽然我国自己研制的发动机油的水平与国外相比并不低，但由于销售渠道不通等原因，中石化与中石油的高档产品只占3%的市场份额。金属加工用油除少数几种外，一般是数量少，品种多，跨国公司难以全面垄断中国市场。另一个特点是附加值高，特别是稀缺的品种，利润率可达100%或以上。还有一个特点是金工油一般没有像三大油那样很严格的、标准化的台架试验程序，更缺乏有效的统一的模拟试验方法，主要靠现场试验评价其质量的优劣。在这种情况下，开展摩擦学的应用研究，对于提高金工油的质量，解决面临的形形色色的润滑问题，以及发展行之有效的模拟试验方法，都有积极意义。本文讨论了几大类金工油的摩擦学问题，并对今后研究方向提出自己的看法。

2.金属切削润滑剂

2.1概况

切削润滑剂约占金工用油消耗量的一半，其中的切削油主要用于难加工的低速、小进给的加工条件，而大量使用的是有利于环保、不冒烟和着火的水基切削液，80年代发达国家的水基切削液约占切削润滑剂总量的90%以上。水基切削液又分为乳化液、合成液和微乳液三类。虽然这些水基切削液均具有冷却作用、清洗作用、防锈作用和润滑作用，但是微乳液的综合性能更优越，而且不易发霉，废液处理容易，而独占鳌头，成为今后的发展方向。

2.2切削中的摩擦磨损

除了电火花加工是采用脉冲放电，使金属局部熔化而达到切割金属的目的，其它切削均采用刀具(包括硬质合金刀和陶瓷刀具)和磨料进行金属加工。

2.2.1切削中的摩擦机理

切削过程中的切削力来源于前刀面和后刀面。一是被切削金属、切屑和工件表面金属的弹、塑性变形抗力，另一是刀－屑和刀－工件间的摩擦阻力，而切削力来源的比例，随着切削体系的变化而变化。切削热由切削产生，并经由刀具、工件、切屑和切削液而传出。由于切削力和切削温度较易实现在线检测，常作为刀具摩擦和破损的间接物理量。

2.2.2切削中的磨损机理

切削是一种剧烈的摩擦磨损过程，刀具的磨损不但缩短刀具寿命而且直接影响被加工零件的精度和表面粗糙度。刀具的磨损机理包括热磨损和机械磨损，前者是发动机齿轮和液压系统中未遇到的特殊的磨损机理，后者则与之有共同特点。

2.2.2.1热磨损

包括扩散磨损、热电磨损和氧化磨损。

1. 扩散磨损

   切削过程中，刀具承受的切削压力达到2～3GPa，切削温度高达900～1100℃。在切削高温和高速的条件下，刀具的扩散磨损要比一般机械零件大的多。它不只是使刀具扩散而损失材料，还增大刀具与切屑间的粘着，增大刀具的粘着磨损。刀具粘结剂以及硬质相(WC及TiC)的向外扩散和工件成分向工具扩散还引起刀具的脆化和软化，降低表面强度，增大刀具的粘着磨损和磨粒磨损，使前刀面呈月牙形。

2. 热电磨损

   另一种热磨损是热电磨损，在切削区高温作用下，刀具与工件两种不同材质的接触会产生热电势和热电流，使刀具磨损加剧。

3. 氧化磨损

   切削温度高时，刀具材料剧烈氧化形成一系列松软的氧化物，并被切削带走，造成“氧化磨损”，造成刀具“烧伤”，使刀具出现沟槽。

2.2.2.2机械磨损

包括磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损，与机械中常见的磨损机理有共同之处。