一种多功能切削油及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于金属加工领域，具体涉及一种多功能切削油及其制备方法与应用。

背景技术：

2.齿轮是重要的机械零件，广泛应用在机械传动、连接等机构中，随着我国制造业的飞速发展，机床齿轮、农机齿轮、工程机械齿轮和工业齿轮的需求大幅度增长。而齿轮是汽车行业主要的基础传动元件，其加工质量的优劣对汽车整车乃至整车的振动噪声以及可靠性等方面会带来直接影响，有时会成为制约产品水平提高的关键因素。在汽车工业快速发展的拉动下，我国的汽车齿轮制造业持续高速增长。
3.齿轮加工是一个极为复杂的过程，各种圆柱齿轮和锥齿轮的齿形部分可用切削加工或精密铸造、精密锻造、挤压、粉末冶金等无切屑加工方法制造。齿轮的切削加工按齿形部分的成形方式，有成形法、仿形法和展成法等。展成法切齿是利用轮廓与被切齿轮轮廓相共轭的刀具(或磨具)，并通过轮坯与刀具间的展成运动将齿切出。展成法切齿能用一把刀具(或磨具)加工同一模数中不同齿数的齿轮，在齿轮加工中应用最广泛，常用在插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等齿轮加工中。
4.由于齿轮加工在金属加工中条件极为苛刻，这就要求齿轮加工切削油具有以下几个方面的性能：1、优异的润滑极压性和抗磨减摩性，减少摩擦，提高齿轮表面质量和加工精度，延长刀具寿命；2、优异的冷却性能，降低切削时产生的热量，抑制积屑瘤的生成；3、优异的排屑性能，将切屑从切削区带走，防止发生粘结或切屑堵塞。而国内现有齿轮加工切削油存在油雾多、冷却性差、排屑性差、润滑性不足的情况，导致加工过程中容易出现断刀、拉毛等问题，从而影响生产效率，并且在插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等不同齿轮加工工艺中需使用不同种类切削油，给生产和管理带来不便，严重影响生产效率。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种多功能切削油及其制备方法与应用，该多功能切削油可同时满足于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等不同种类的齿轮加工。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种多功能切削油，包含如下质量百分比的组分：基础油62-80.8份、润滑剂6-12份、极压剂5-8份、摩擦改进剂1-3份、润湿渗透剂6-10份、油雾抑制剂1-3份、抗氧剂0.1-1份、金属钝化剂0.1-1份；所述基础油为天然气合成油；所述润滑剂为饱和伯醇和聚醚的复合物；所述极压剂为硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物的复合物。
7.本发明采用天然气合成油作为基础油，具有优异的氧化性、低的蒸发损失和高的粘度指数，与油雾抑制剂复配使用，可以解决现有齿轮加工切削油在使用时油雾大的问题，净化了加工环境。
8.目前，常用普通硫化脂肪和硫化烯烃作为润滑极压剂无法满足齿轮加工的苛刻要
180rpm。
21.进一步地，本发明提供了所述的多功能切削油在齿轮加工中的应用。
22.所述的多功能切削油可同时应用于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等不同种类的齿轮加工工艺。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
24.(1)本发明的多功能切削油采用天然气合成油作为基础油，与油雾抑制剂复配使用，解决了现有齿轮加工切削油在使用时油雾大的问题；同时，采用饱和伯醇和聚醚的复合物作为润滑剂，采用硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物的复合物作为极压剂，再通过与摩擦改进剂进行复配，解决了润滑极压与抗磨减摩之间的平衡问题；还引入润湿渗透剂，提高了切削油的排屑性能，解决了现有齿轮加工切削油由于排屑不畅而发生粘结或切屑堵塞的情况，有效抑制了积屑瘤的生成，降低了废品率。
25.(2)本发明各组分之间能够相互配合，协同作用，当以特定配比搭配时，得到的切削油具有优异的润滑极压性、抗磨减摩性、冷却清洗性、润湿排屑性，解决了现有齿轮加工中存在的油雾大、切屑粘结、断刀、拉毛等问题，提高了齿轮表面质量，延长了刀具使用寿命，提高了齿轮加工生产效率。
26.(3)本发明的多功能切削油无需引入含有氯化石蜡、重金属等有毒有害物质的助剂，符合齿轮加工行业对金属加工切削油环保的要求。本发明的多功能切削油适用范围广，可同时用于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等不同种类的齿轮加工工艺。
具体实施方式
27.为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。
28.实施例1
29.一种多功能切削油，包含如下重量份的组分：gtl-4基础油62份，2-丁基辛醇6份，油溶性聚醚6份，硫含量15％的硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物4份，硫含量26％的硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物4份，亚磷酸氢二甲酯3份，油酸-2-乙基己酯10份，聚异丁烯pib13003份，二壬基二苯胺1份，二巯基噻二唑1份。其中，所述硫含量15％的硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物、硫含量26％的硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物购自德国莱茵化学公司的rc2515和rc2526。
30.制备方法：将gtl-4基础油加入到反应釜中，加热升温到40-50℃，加入聚异丁烯pib1300，搅拌30-60min至均匀透明，然后加入二壬基二苯胺、二巯基噻二唑，搅拌60-120min至均匀透明，然后依次加入2-丁基辛醇、油溶性聚醚、硫含量15％的硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物、硫含量26％的硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物、亚磷酸氢二甲酯、油酸-2-乙基己酯，搅拌60-120min至均匀透明，得到多功能切削油。
31.将制备得到的多功能切削油，用于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等齿轮加工，能满足各种齿轮加工工艺的要求，齿轮表面光洁度高，在提高齿轮表面质量、延长刀具使用寿命及提高生产效率方面效果明显。
32.实施例2
33.一种多功能切削油，包含如下质量百分比的组分：gtl-4基础油66份，2-丁基癸醇5
份，油溶性聚醚6份，rc25154份，rc25263.5份，亚磷酸氢二丁酯2.5份，壬酸异癸酯9份，聚异丁烯pib24002.5份，苯基-α-萘胺0.8份，2,5-双(辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑0.7份。rc2515和rc2526的来源同实施例1。
34.制备方法：将gtl-4基础油加入到反应釜中，加热升温到40-50℃，加入聚异丁烯pib2400，搅拌30-60min至均匀透明，然后加入苯基-α-萘胺、2,5-双(辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑，搅拌60-120min至均匀透明，然后依次加入2-丁基癸醇、油溶性聚醚、rc2515、rc2526、亚磷酸氢二丁酯、壬酸异癸酯，搅拌60-120min至均匀透明，得到多功能切削油。
35.将制备得到的多功能切削油，用于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等齿轮加工，能满足各种齿轮加工工艺的要求，齿轮表面光洁度高，在提高齿轮表面质量、延长刀具使用寿命及提高生产效率方面效果明显。
36.实施例3
37.一种多功能切削油，包含如下质量百分比的组分：gtl-4基础油69份，2-己基辛醇5份，油溶性聚醚5份，rc25153.5份，rc25264份，亚磷酸氢二油酸酯2份，椰油酸-2-乙基己酯8份，聚异丁烯pib13002份，对,对
’‑
二异辛基二苯胺0.7份，二巯基噻二唑0.8份。rc2515和rc2526的来源同实施例1。
38.制备方法：将gtl-4基础油加入到反应釜中，加热升温到40-50℃，加入聚异丁烯pib1300，搅拌30-60min至均匀透明，然后加入对,对
’‑
二异辛基二苯胺、二巯基噻二唑，搅拌60-120min至均匀透明，然后依次加入2-己基辛醇、油溶性聚醚、rc2515、rc2526、亚磷酸氢二油酸酯、椰油酸-2-乙基己酯，搅拌60-120min至均匀透明，得到多功能切削油。
39.将制备得到的多功能切削油，用于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等齿轮加工，能满足各种齿轮加工工艺的要求，齿轮表面光洁度高，在提高齿轮表面质量、延长刀具使用寿命及提高生产效率方面效果明显。
40.实施例4
41.一种多功能切削油，包含如下质量百分比的组分：gtl-4基础油71.5份，2-己基癸醇6份，油溶性聚醚3份，rc25153.5份，rc25263.5份，2-正辛基氢亚磷酸酯2份，棕榈油酸-2-乙基己酯8份，聚异丁烯pib24001.5份，2,6-二叔丁基对甲酚0.5份，2,5-双(辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑0.5份。rc2515和rc2526的来源同实施例1。
42.制备方法：将gtl-4基础油加入到反应釜中，加热升温到40-50℃，加入聚异丁烯pib2400，搅拌30-60min至均匀透明，然后加入2,6-二叔丁基对甲酚、2,5-双(辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑，搅拌60-120min至均匀透明，然后依次加入2-己基癸醇、油溶性聚醚、rc2515、rc2526、2-正辛基氢亚磷酸酯、棕榈油酸-2-乙基己酯，搅拌60-120min至均匀透明，得到多功能切削油。
43.将制备得到的多功能切削油，用于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等齿轮加工，能满足各种齿轮加工工艺的要求，齿轮表面光洁度高，在提高齿轮表面质量、延长刀具使用寿命及提高生产效率方面效果明显。
44.实施例5
45.一种多功能切削油，包含如下质量百分比的组分：gtl-4基础油74.5份，2-辛基癸醇5份，油溶性聚醚3份，rc25153.5份，rc25263份，三月桂酰基三硫代亚磷酸酯1.5份，壬二酸二-2-乙基己酯7.5份，聚异丁烯pib13001.5份，2,6-二叔丁基苯酚0.3份，二巯基噻二唑
0.2份。rc2515和rc2526的来源同实施例1。
46.制备方法：将gtl-4基础油加入到反应釜中，加热升温到40-50℃，加入聚异丁烯pib1300，搅拌30-60min至均匀透明，然后加入2,6-二叔丁基苯酚、二巯基噻二唑，搅拌60-120min至均匀透明，然后依次加入2-辛基癸醇、油溶性聚醚、rc2515、rc2526、三月桂酰基三硫代亚磷酸酯、壬二酸二-2-乙基己酯，搅拌60-120min至均匀透明，得到多功能切削油。
47.将制备得到的多功能切削油，用于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等齿轮加工，能满足各种齿轮加工工艺的要求，齿轮表面光洁度高，在提高齿轮表面质量、延长刀具使用寿命及提高生产效率方面效果明显。
48.实施例6
49.一种多功能切削油，包含如下质量百分比的组分：gtl-4基础油78份，2-己基十二醇3份，油溶性聚醚4份，rc25153份，rc25262.5份，三月桂酰基亚磷酸酯1份，己二酸二异辛酯7份，聚异丁烯pib24001份，4,4-亚甲基-双-2,6-二叔丁基酚0.2份，2,5-双(辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑0.3份。rc2515和rc2526的来源同实施例1。
50.制备方法：将gtl-4基础油加入到反应釜中，加热升温到40-50℃，加入聚异丁烯pib2400，搅拌30-60min至均匀透明，然后加入4,4-亚甲基-双-2,6-二叔丁基酚、2,5-双(辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑，搅拌60-120min至均匀透明，然后依次加入2-己基十二醇、油溶性聚醚、rc2515、rc2526、三月桂酰基亚磷酸酯、己二酸二异辛酯，搅拌60-120min至均匀透明，得到多功能切削油。
51.将制备得到的多功能切削油，用于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等齿轮加工，能满足各种齿轮加工工艺的要求，齿轮表面光洁度高，在提高齿轮表面质量、延长刀具使用寿命及提高生产效率方面效果明显。
52.实施例7
53.一种多功能切削油，包含如下质量百分比的组分：gtl-4基础油80.8份，2-癸基十四醇2份，油溶性聚醚4份，rc25152.5份，rc25262.5份，2-2-乙基己基氢亚磷酸酯1份，己二酸二-2-丙基庚酯6份，聚异丁烯pib13001份，二壬基二苯胺0.1份，2,5-双(辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑0.1份。rc2515和rc2526的来源同实施例1。
54.制备方法：将gtl-4基础油加入到反应釜中，加热升温到40-50℃，加入聚异丁烯pib1300，搅拌30-60min至均匀透明，然后加入二壬基二苯胺、2,5-双(辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑，搅拌60-120min至均匀透明，然后依次加入2-癸基十四醇、油溶性聚醚、rc2515、rc2526、2-2-乙基己基氢亚磷酸酯、己二酸二-2-丙基庚酯，搅拌60-120min至均匀透明，得到多功能切削油。
55.将制备得到的多功能切削油，用于插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等齿轮加工，能满足各种齿轮加工工艺的要求，齿轮表面光洁度高，在提高齿轮表面质量、延长刀具使用寿命及提高生产效率方面效果明显。
56.对比例1
57.本对比例与实施例1的差别仅在于，本对比例切削油的组分中添加的基础油为矿物油100n。
58.对比例2
59.本对比例与实施例1的差别仅在于，本对比例切削油的组分中添加的润滑剂仅有
2-丁基辛醇，2-丁基辛醇的添加量为12份。
60.对比例3
61.本对比例与实施例1的差别仅在于，本对比例切削油的组分中添加的润滑剂仅有油溶性聚醚，油溶性聚醚的添加量为12份。
62.对比例4
63.本对比例与实施例1的差别仅在于，本对比例切削油的组分中添加的润滑剂为三羟甲基丙烷油酸酯，三羟甲基丙烷油酸酯的添加量为12份。
64.对比例5
65.本对比例与实施例1的差别仅在于，本对比例切削油的组分中添加的极压剂仅有rc2515，rc2515的添加量为8份。
66.对比例6
67.本对比例与实施例1的差别仅在于，本对比例切削油的组分中添加的极压剂为硫化烯烃。
68.对比例7
69.本对比例中的切削油为现有技术中常规的齿轮加工切削油产品，具体参数如表2所示。
70.对实施例1-7制备得到的多功能切削油进行性能检测，检测结果如表1所示。对对比例1-6制备得到的切削油进行性能检测，检测结果如表2所示。其中，最大无卡咬负荷和平均扭矩体现润滑性能，最大无卡咬负荷越高表明润滑性越好，平均扭矩越小表明润滑性越好；烧结负荷体现极压性能，烧结负荷越高表明极压性能越好；磨斑直径体现抗磨减摩性能，磨斑直径越小表明抗磨减摩性能越好；最大冷却速度体现润湿冷却性能，最大冷却速度越大表明润湿冷却性能越好。
71.表1实施例1-7制备得到的多功能切削油性能检测
[0072][0073]
表2对比例1-7得到的切削油性能检测
[0074][0075]
由表1和表2可知，与对比例7相比，本发明实施例1-7制备得到的多功能切削油具有适中的粘度、高的粘度指数和开口闪点、优异的铜片和钢片抗腐蚀性能、优异的润滑极压性能、抗磨减摩性能、冷却清洗性能和润湿排屑性能。而常规切削油粘度较高，但闪点较低，无法解决润滑极压与抗磨减摩之间的平衡问题，配方中无润湿渗透剂，产品冷却性较差，齿轮加工时存在油雾大，切屑粘结，断刀、拉毛的问题。
[0076]
对比例1中的基础油替换成了矿物油100n，开口闪点明显下降，产品粘度指数较
低，粘度随温度变化较大，容易产生烟雾问题。对比例2-4中缺少或替换了本发明的润滑剂组分，最大无卡咬负荷下降，平均扭矩升高，表明得到的切削油润滑性变差。对比例5单独使用rc2515作为极压剂，烧结负荷下降，表明极压性降低。对比例6使用常规的硫化烯烃作为极压剂，磨斑直径增大，抗磨性能下降，无法解决润滑极压与抗磨减摩之间平衡的问题，并且会对铜合金产生腐蚀，不能用于含有铜部件机床的加工。说明本发明各组分之间能够相互配合，协同作用，以特定组分配比搭配时，能够解决切削油中润滑极压与抗磨减摩之间的平衡问题，解决了现有齿轮加工中存在的油雾大、切屑粘结、断刀、拉毛等问题，提高了齿轮表面质量，延长了刀具使用寿命，提高了齿轮加工生产效率。
[0077]
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：

1.一种多功能切削油，其特征在于，包含如下重量份的组分：基础油62-80.8份、润滑剂6-12份、极压剂5-8份、摩擦改进剂1-3份、润湿渗透剂6-10份、油雾抑制剂1-3份、抗氧剂0.1-1份、金属钝化剂0.1-1份；所述基础油为天然气合成油；所述润滑剂为饱和伯醇和聚醚的复合物；所述极压剂为硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物的复合物。2.如权利要求1所述的多功能切削油，其特征在于，所述天然气合成油以碳氢化合物为原料通过费托合成法制备得到。3.如权利要求2所述的多功能切削油，其特征在于，所述天然气合成油为gtl-4基础油，在40℃时的运动粘度为18-22mm2/s，粘度指数为125-150。4.如权利要求1所述的多功能切削油，其特征在于，所述润滑剂中饱和伯醇和聚醚的重量比为1：(0.5-2)；所述饱和伯醇为2-丁基辛醇、2-丁基癸醇、2-己基辛醇、2-己基癸醇、2-辛基癸醇、2-己基十二醇、2-辛基十二醇、2-癸基十四醇中的至少一种；所述聚醚为油溶性聚醚，所述油溶性聚醚的平均分子量为500-3000，在40℃时的运动粘度为15-50mm2/s。5.如权利要求1所述的多功能切削油，其特征在于，所述摩擦改进剂为亚磷酸氢二甲酯、亚磷酸氢二丁酯、亚磷酸氢二油酸酯、2-正辛基氢亚磷酸酯、三月桂酰基三硫代亚磷酸酯、三月桂酰基亚磷酸酯、2-2-乙基己基氢亚磷酸酯中的至少一种。6.如权利要求1所述的多功能切削油，其特征在于，所述润湿渗透剂为油酸-2-乙基己酯、壬酸异癸酯、椰油酸-2-乙基己酯、棕榈油酸-2-乙基己酯、壬二酸二-2-乙基己酯、己二酸二异辛酯、己二酸二异壬酯、己二酸二-2-丙基庚酯中的至少一种。7.如权利要求1所述的多功能切削油，其特征在于，所述油雾抑制剂为聚异丁烯，所述聚异丁烯的平均分子量为1000-3000；所述聚异丁烯为聚异丁烯pib1300、聚异丁烯pib2400中的至少一种；所述抗氧剂为二苯胺衍生物、苯基-α-萘胺、对,对
’‑
二异辛基二苯胺、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基苯酚、空间位阻酚衍生物中的至少一种；所述金属钝化剂为二巯基噻二唑、二巯基噻二唑衍生物中的至少一种。8.如权利要求1-7任一项所述的多功能切削油的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：在基础油中加入油雾抑制剂，进行第一次搅拌混合，然后加入抗氧剂、金属钝化剂，进行第二次搅拌混合，最后依次加入润滑剂、极压剂、摩擦改进剂、润湿渗透剂，进行第三次搅拌混合，即得所述多功能切削油。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为40-50℃，所述第一次搅拌的时间为30-60min，所述第二次搅拌的时间为60-120min，所述第三次搅拌的时间为60-120min，所述搅拌的速度为90-180rpm。10.如权利要求1-7任一项所述的多功能切削油在齿轮加工中的应用。

技术总结

本发明公开了一种多功能切削油及其制备方法与应用，属于金属加工领域。所述多功能切削油包含如下重量份的组分：基础油62-80.8份、润滑剂6-12份、极压剂5-8份、摩擦改进剂1-3份、润湿渗透剂6-10份、油雾抑制剂1-3份、抗氧剂0.1-1份、金属钝化剂0.1-1份；所述基础油为天然气合成油；所述润滑剂为饱和伯醇和聚醚的复合物；所述极压剂为硫化植物脂肪酸酯和碳氢化合物的复合物。本发明的多功能切削油具有优异的润滑极压性、抗磨减摩性、冷却清洗性、润湿排屑性，能够同时满足插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿等不同齿轮的加工工艺。等不同齿轮的加工工艺。