在切削过程中,为了降低切削温度,延长刀具使用寿命,提高生产效率和工件表面质量,普遍采用切削液进行润滑冷却。切削液在切削区的渗透能力越强,冷却润滑效果越好。为了进一步了解切削液的渗透作用机理,开展了基于“毛细管电动渗透效应”的刀具/工件材料摩擦表面电势及切削加工性能实验研究。切削加工时在切削区域产生摩擦电势及电场,该电场影响切削液在切削接触区的毛细管电动渗透。本文在研究不同材料摩擦表面电势特性的基础上,开展了具有不同电渗能力的切削液对切削加工性能的影响研究。该研究为机械加工领域提供了切实可行的发展策略,主要研究工作如下:(1)研究了固体材料摩擦表面电势的产生机制,分析了不同材料之间的摩擦电势产生机理以及影响因素,根据材料的摩擦起电特性设计并制作了摩擦表面电势实验平台,根据材料表面静电势的测量方法搭建了摩擦表面电势测量系统。(2)开展了摩擦表面电势实验研究,研究了YG 8硬质合金、GCR 15轴承钢、紫铜在不同实验载荷与滑擦速度下分别与氧化铝陶瓷摩擦时的摩擦表面电势产生规律。通过检测和分析摩擦实验时氧化铝陶瓷盘上的表面电势实时数据以及摩擦产生的磨屑和磨斑,探究了摩擦载荷、滑擦速度以及材料硬度对摩擦表面电势的影响。结果表明:载荷对钨钢/氧化铝陶瓷及铬钢/氧化铝陶瓷摩擦产生的摩擦表面电势有着直接的影响,载荷越大,摩擦表面电势越大。滑擦速度对钨钢/氧化铝陶瓷摩擦产生的摩擦表面电势有直接的影响,滑擦速度越快,摩擦表面电势越大。铬钢/氧化铝陶瓷摩擦副摩擦产生的表面电势对滑擦速度并不敏感。金属材料硬度越低,摩擦表面电势越小。(3)开展了刀具(陶瓷)/工件(钢)工况下不同电渗性能的切削液对切削加工性能影响的实验研究,以切削力、刀具磨损和工件表面粗糙度为考核指标,揭示了切削区毛细管电动渗透机制对切削液在切削区渗透的促进作用。结果表明:利用含电渗促进剂3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸(CHAPS)的切削液润滑冷却加工区域时,切削力变小,工件表面粗糙度值减小,刀具使用寿命增加,加工性能改善与CHAPS切削液在刀/屑接触区的渗透性能提高有关;利用含电渗抑制剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的切削液润滑冷却加工区域时,切削力变大,工件表面粗糙度值增大,刀具使用寿命降低,加工性能恶化与CTAB切削液在刀/屑接触区的渗透性能减弱有关;切削加工时刀具与切屑的相互作用在切削区产生摩擦电势,引起摩擦电子发射,导致沿切削接触区毛细管产生一个轴向电场,该电场引起切削液沿毛细管的电动渗透,改变电渗添加剂浓度和切削深度,切削加工性能的变化均反映出切削液渗透的影响。