Technological lubricating means: Evolution of materials and ideas

Abstract

The main stages of technological lubricating material development from ancient times to date are described. How the chemical composition of these products changed with time, how new ideas revealing the physical and chemical basics of external media that influence the mechanical processing of materials appeared, how these ideas explained the differences between traditional tribology and specific technology of metal processing are discussed. The question of the possible realization of Rehbinder’s adsorption effect in contact zone is also stated. The description of a very captivating problem is related to the explanation of the mechanism of lubricant penetration into the contact zone between the material being processed and the tool. The birth and development of the hypothesis of microcapillary penetration of the lubricant into the dynamically changed intersurface clearance that has finally led to formulating the “necessary kinetic condition of the lubricating activity” is relayed.

Key words： technological lubrication and cooling; metal cutting; grinding; lubrication action; tribology

Acknowledgements

The work was supported by the Education and Science Ministry of Russia (Grant No. 9.700.2014/K).

References

1 Virginskiy V S, Hoteenkov D S. Sketches of History of a Science and Technics since the Most Ancient Times to the Middle of XV Century. Moscow: Prosveschenije, 1993, 288 (in Russian)

2 Buyanovskiy I A, Fuks I G, Bobrov S N. Amusing Tribology. Moskow: Neft’ I Gaz, 1999

3 Gorjunov Y V, Pertsov N V, Summ B D. Rehbinder’s Effect. Moscow, 1966 (in Russian)

4 Rehbinder P A, Schukin E D. Surface phenomena in solids in processes of their deformation and destruction. Uspehi fizicheskih nauk, 1972, 108(1): 3–43 (in Russian) 

5 Bowden F P, Tabor D. The Friction and Lubrication of Solids Vol. 1, 2. Oxford: Clarendon Press, 1950–1964

6 Ivkovich B. Tribology of Cutting. Cutting Fluids. Minsk: Naika I Technika, 1982 (in Russian)

7 Latyshev V N. Increasing of Cutting Fluids Effectiveness. Moscow: Mashinostrojenije, 1985 (in Russian)

8 Bailey J A. Friction in metal machining-mechanical aspects. Wear, 1975, 31(2): 243–275

9 Williams J A.The action of lubricants in metal cutting. Journal of Mechanical Engineering Science, 1977, 19(5): 202–212

10 Williams J A, Tabor D. The role of lubricants in machining. Wear, 1977, 43(77): 275–292

11 Heinicke G, Henning H P, Linke  E, . Tribochemistry. Hoboken: John Wiley & Sons, 1984

12 Akhmatov A S. Molecular Physics of Boundary Friction. Jerusalem: IPST, 1966

13 Talantov N V, Tsheremushnikov N P, Dudkin M E. The investigation of penetrating ability of cutting fluids. In: Treatment of Construction Materials by Cutting with Application of Cutting Fluids. Moscow: MDNTP, 1978, 108–111 (in Russian)

14 Gordon M B. About the physical nature of a friction and the mechanism of environments lubrication action at metals cutting. In: Scientific and Technical Bases of Application of Cutting Fluids at Metals Cutting. Ivanovo. 1968, 21–45 (in Russian)

15 Rowe G W. Lubrication in metal cutting and grinding. Philosophical Magazine A, 1981, 43(3): 567–585

16 Klamann D. Lubricants and Related Products: Synthesis, Properties, Applications, International Standards. Weinheim: Verlag Chemie, 1984

17 Zorev N N. Results of work in the field of the mechanics of the metal cutting process. In: Proceedings of Conference on Technology of Engineering Manufacture. 1958, 255–268

18 Wallace P W, Boothroyd G. Tool forces and tool-ship friction in orthogonal machining. Journal of Mechanical Engineering Science, 1964, 6(1): 74–87

19 Zorev  N N. Development of Metal Cutting Science. Moscow: Mashinostrijenije, 1967 (in Russian)

20 Gordon M B. Research of friction and lubrication at cutting of metals. In: The Friction and Lubrication at Metals Cutting. Cheboksary: Chuvash State University, 1972, 7–138 (in Russian)

21 DeChiffre L. Lubrication in cutting: Critical review and experiments with restricted contact tool. ASLE Transactions, 1981, 24(3): 340–344

22 Horne J G, Doyle E D, Tabor D. Direct observation of contact and lubrication of the chip-tool interface. In: Proceedings of 1st International Conference of Lubrication Challendes in Metal Working and Processing. Chicago, 1978, 9–15

23 Podgorkov V V, Markov V V, Gladkov V M. The method of cutting fluids delivery. USSR Patent 1549721, 1988-03-05 (in Russian)

24 Moore D F. Principles and Application of Tribology. New York: Pergamon Press, 1972

25 Talantov N V. Physical Fundamentals of Metal Cutting. Volgograd: Volgograd Polytechnical Institute, 1984, 3–37 (in Russian)

26 Godlevskiy V A, Volkov A V, Latyshev V N, et al. The kinetics of lubricant penetration action during machining. Lubrication Science, 1997, 9(2): 127–140

27 Merchant M E. Cutting fluid action and the wear of cutting tools. In: Proceedings of Conference on Institute of Mechanical Engineering, Lubrication and Wear. London, 1957, 127–136

28 Godlevskiy V A, Volkov A V. The Mathematical Models of Lubrication Processes in Technical Tribo-systems. Ivanovo: Ivanovo State University Press, 2010 (in Russian)

29 Astakhov V P. Metal cutting theory foundations of near-dry (MQL) machining. International Journal of Machining and Machinability of Materials, 2010, 7(1–2): 1–16

30 Astakhov V P, Joksch S, Godlevskiy V A, . Metal Working Fluids for Cutting and Grinding: Fundamentals and Recent Advances. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2012