切削液過濾系統(tǒng)選擇參考
國內(nèi)外多年來的實踐證明，切削液及其處理品質(zhì)對零件加工質(zhì)量、刀具壽命、運行成本和環(huán)境**有很大影響。發(fā)動機生產(chǎn)線機床布置密、加工要求高，正確選擇切削液處理方式更是用好切削液、讓其充分發(fā)揮加工保障作用的關鍵。
根據(jù)與國內(nèi)外眾多汽車發(fā)動機制造廠合作的經(jīng)驗，汽車發(fā)動機五大件的生產(chǎn)線對切削液處理系統(tǒng)的選擇一般要考慮下列要素：
◆加工設備性質(zhì)、數(shù)量；機床的工藝布置和可供選擇的切削液處理系統(tǒng)的位置和面積；
◆被加工零件的材料（鑄件、鋼件、鋁合金件等）、每小時產(chǎn)屑量？
◆從毛坯開始加工，還是從半成品精加工？
◆切削液的選擇：油基？水基？合成？濃度？
◆切削液過濾精度和溫度控制要求？
◆各臺機床的供液量與供液壓力？
◆生產(chǎn)線機床的排屑出液方式？
根據(jù)上述要素進行綜合分析考慮，才能對切削液處理系統(tǒng)做出正確選擇，使昂貴的精密加工設備能夠充分發(fā)揮其效能。在真正選擇處理系統(tǒng)時還要考慮以下具體的問題：首先，處理系統(tǒng)采取單機配套還是集中處理？如果選集中，是區(qū)域小集中還是大集中？其次，采用什么樣的過濾方式以及供液要求怎樣與采取怎樣的回液方式？*后，切削液品質(zhì)管理——溫度監(jiān)視與控制，濃度監(jiān)測與調(diào)節(jié)，自動配液補液，油水分離與除油**，凈化再生與循環(huán)使用等提高運行質(zhì)量、降低運行成本、改善環(huán)境保護的措施？失效切削液的處理？
一. 單機配套還是集中處理？
單機與集中的選擇主要取決于機床對切削液處理設備的配套要求和工廠總體設計意圖。比如流水線形式的多工位加工生產(chǎn)線只能采用線下匯集切屑和切削液的方式輸出集中處理；而加工中心將原來許多工位的工序在一臺機床中完成了，切屑和切削液就既可單獨配套又可集中處理。
這種選擇還與機床的類型和排屑結(jié)構(gòu)有關，特別是機床的排屑、排液形式，直接關乎回液方式。如果在訂購機床設備時考慮這些問題，會有利于切削液系統(tǒng)的選擇。回液方式還會影響車間環(huán)境質(zhì)量，對這些污染源的控制也與切削液系統(tǒng)的選擇有關。
發(fā)動機生產(chǎn)線機床數(shù)量多，單機配套會需要較多輔助空間，不利于密集的工藝布置。發(fā)動機產(chǎn)品發(fā)展快、品種變化大，有不斷更新的需要，因此柔性生產(chǎn)線有較大的優(yōu)勢。國內(nèi)外追求高質(zhì)量、高效率的發(fā)動機生產(chǎn)線還是越來越多地采用切削液集中處理，或按線做區(qū)域小集中過濾。其優(yōu)點是：
◆有利于機床與物流的合理布置而且縮小設備的占地面積；
◆有利于改善生產(chǎn)環(huán)境、實現(xiàn)車間環(huán)保；
◆有利于切削液品質(zhì)控制，從而穩(wěn)定加工質(zhì)量、延長刀具和機床的壽命；
◆有利于切削液凈化再生、循環(huán)使用，減少廢液排放、降低運行成本；
◆有利于切屑的環(huán)保處理和資源回收利用。
由于發(fā)動機五大件是按產(chǎn)品組線加工的，因此按生產(chǎn)線做區(qū)域小集中可以使供回液系統(tǒng)輕量化，有利于管道架空布置，也增大了靈活性。
二.集中處理系統(tǒng)過濾方式選擇
切削液過濾方式的選擇主要取決于對切削液過濾精度的要求，因為不同的過濾方式可以達到不同的過濾精度；其次是不同的切屑性質(zhì)對過濾機的要求；第三要考慮生產(chǎn)線排屑出液方式對過濾系統(tǒng)的影響。當然，投資和運行成本以及環(huán)保也是重要的考慮因素。
由于廠房、設備、零件材料、加工工藝、切屑形態(tài)及切削液性質(zhì)等多方面的差異，切削液集中處理可以有各種不同的系統(tǒng)方案選擇。
1．切削液過濾精度對過濾方式的選擇
不同的過濾方式可以達到不同的過濾精度，多級組合的過濾方式常常用來滿足不同的加工工況。目前常用的大流量集中過濾方式及可以達到的過濾精度和適用加工工藝可歸納如下：
1）紙帶過濾（重力式、負壓式或正壓式）
用過即棄的濾紙是各種濾材中過濾精度可以做到*高的，但用于負壓式大流量過濾時，經(jīng)濟合理的過濾精度在20～60u左右，特別適合于磨屑過濾。由于鏈與刮板推移濾紙時濾紙容易被銳邊切屑割破，所以一般都采加切屑預分離先從切削液中分離掉大部分切屑，讓濾紙做精過濾。有切屑預分離的紙帶過濾幾乎可用于切削、磨削等多種加工工藝的粗加工到一般精加工，適用的切屑材質(zhì)可以是鋼、鑄鐵、可鍛鑄鐵、鋁合金和粉末冶金等各種材料。但濾紙會吸入并帶走切削液，因此多用于水基乳化液，較少用于切削油。另外，一次性使用的濾材有廢棄物處理問題。
2）循環(huán)帶過濾（重力式、負壓式或正壓式）
循環(huán)帶的縫隙可以做到幾個微米到幾百個微米，但是在集中大流量過濾機中循環(huán)帶靠振打與凈液反沖清理，細密的循環(huán)帶會增加反沖洗難度，因此經(jīng)濟的過濾精度在100～230u左右。循環(huán)帶過濾比較適合切削加工，適宜的切屑材質(zhì)是鋼、鋁合金等沒有細微粉末的材料。
3）金屬網(wǎng)筒過濾
單絲的金屬絲網(wǎng)表面過濾精度一般在5u以上，但是考慮到集中過濾大流量下的使用壽命，經(jīng)濟的過濾精度一般在80～120u。金屬網(wǎng)筒過濾與沉淀式刮板排污結(jié)合成一個整體，由沉淀刮板排污預分離大顆粒切屑，一步處理鉆、銑、锪、鉸、磨等各種加工過程排出的切屑和臟液。金屬網(wǎng)筒靠凈液反沖再生，無濾材消耗，而且適用于各種材料的切屑。單金屬絲網(wǎng)過濾的缺點是容易破，特別是大型網(wǎng)筒過濾，臟堵易破，而且換網(wǎng)困難。
多層燒結(jié)網(wǎng)可以有單金屬絲網(wǎng)一樣的表面過濾精度，而表層過濾結(jié)構(gòu)有很好的逆流清洗性能，因此反沖刷新效果好，抗壓強度也大，比單金屬絲網(wǎng)壽命長得多，可以承受較高的過濾壓力，尤其適用于各種切屑的過濾。
4）楔形絲筒過濾
不銹鋼楔形絲做成的小型過濾筒的縫隙寬度*小可以做到30u，大型契絲筒的過濾縫隙國外可以做到100u，國內(nèi)目前只能做到300u。與金屬網(wǎng)筒過濾一樣，楔形絲筒也可以適用于粗加工到一般精加工的各類加工工藝，尤其適宜纖維性雜質(zhì)過濾。楔形絲網(wǎng)筒過濾一般也與刮板排污結(jié)合成一個整體，可以不要預分離，一步處理切削、磨削等各種加工過程排出的切屑和臟液。由于楔絲筒比金屬網(wǎng)筒剛性好、強度高，可采用刮板清理，壽命幾乎無限長，精度可靠。
5）反沖自潔式濾芯過濾
此類由多個濾芯組合而成的過濾機采用不銹鋼絲編織濾芯或楔形絲濾芯做過濾單元，用凈液和壓縮空氣自動反沖。不銹鋼絲不同的編織形式可以得到縫隙從5～70u的濾芯，一般用于后道精濾或**過濾，確保供給機床的切削液中雜質(zhì)顆粒的尺寸不大于工藝規(guī)定的要求。為了減輕負荷，一般對輸入臟液的雜質(zhì)含量有限制，對雜質(zhì)多的工況要有預過濾。
6）預涂過濾
預涂過濾有濾管式、濾盤式、濾板式、紙帶式、循環(huán)帶式等多種，自動預涂、過濾、反沖、脫液壓渣，過濾精度可提高到5u以上，特別適用于磨削油的高精度過濾。預涂過濾也可用于乳化液的過濾，但磨屑與乳化液會結(jié)硬塊的不能用。預涂過濾可以用多個濾筒并聯(lián)全自動運行，過濾供液量可以達到每分鐘幾千升。
2.不同的切屑性質(zhì)對過濾方式的選擇
為了減輕精過濾負荷，大流量集中過濾一般應當設置切屑預分離。鋼、鑄鐵等重金屬切屑會沉淀，可以選擇沉淀式刮板預分離加后級精過濾比較合適。鋁合金類輕金屬的切屑會漂在切削液上不沉淀，不能用沉淀式刮板分離，可選擇楔形絲通過式刮排分離。
切屑的形狀也影響過濾方式的選擇，短切屑或顆粒狀雜質(zhì)可以選擇金屬網(wǎng)、楔形絲等無濾材消耗的過濾方式。長切屑或卷曲纏繞的切屑，需要先行分離或碎屑后送入集中過濾系統(tǒng)，可按短切屑或顆粒狀雜質(zhì)選擇過濾方式。而磨屑類粉狀雜質(zhì)尤其是精細磨屑，應當選擇用即棄的濾紙過濾。
鑄鐵、球墨鑄鐵等含有許多游離碳的粉狀切屑或磨屑往往與油粘在一起，很容易“糊”著濾網(wǎng)或濾紙，使濾網(wǎng)自清理效率下降，使濾紙使用壽命縮短。應當選擇帶分離裝置的過濾方式，在油粉混合物進入過濾系統(tǒng)的初期先行分離，以減輕對濾網(wǎng)或濾紙的**影響。
概刮起來：
1）“單級真空抽吸式集中過濾”適合于無銳邊切屑的磨削冷卻液精過濾，如曲軸凸輪軸加工；
2）“沉淀刮板排屑預分離 +金屬絲網(wǎng)或楔形絲筒過濾”適合于有銳邊重金屬切屑的切削液一般精度過濾，如鑄鐵的缸體缸蓋加工；
3）“沉淀刮板排屑預分離 +真空抽吸式紙帶精過濾”適合于含銳邊重金屬切屑的切削液精過濾；
4）“楔形絲刮排預分離 +網(wǎng)筒過濾”適合于鋁合金等輕金屬切屑的切削液一般精度過濾，如鋁合金缸體缸蓋加工；
5）“楔形絲刮排預分離 +紙帶過濾”適合于鋁合金等輕金屬切屑的切削液高精度過濾；
6）“預涂過濾”*適合于磨削油或不會結(jié)塊的含磨屑乳化液的精密過濾。
不管采用哪一種過濾方式，在供液輸出前加一道**過濾可以確保系統(tǒng)的**性。**過濾常常采用自清理的金屬網(wǎng)濾芯過濾機或楔形絲濾芯過濾機。
3.不同的機床排屑出液方式對過濾機布置方式選擇的影響
生產(chǎn)線機床會有不同的排屑出液方式，也會影響過濾方式的選擇。
生產(chǎn)線下直接排屑出液的，或排入地面的排屑回液長槽輸入地罐再泵入地面上的過濾系統(tǒng)，或排入地溝直接流入地坑中的過濾機。過濾機有地上地下兩種布置方式。
由加工中心組成的生產(chǎn)線一般配有單機回液箱和回液泵，可以將切削液與切屑一起泵入回液管送入過濾系統(tǒng)。也可用刮排回液長槽集中收集各臺加工中心排出的切削液和切屑，一起泵入過濾系統(tǒng)。過濾機可以放在地上。
有長屑排出的機床可以配碎屑機碎屑后與切削液一起輸送，也可用內(nèi)置刮板排屑機將切屑與切削液分離后分別輸出。過濾機也可以放在地上。
因此，生產(chǎn)線的回液方式要與過濾方式及過濾機的布置方式一起考慮。過濾機可全部放在地面上或全部放在地坑中，也可以部分放在地坑中，部分放在地面上。
一．供液要求與回液方式選擇
切削液的供液壓力是保證機床正常工作的重要因素，一般都采用恒壓變流量的供液控制方式。如果需要，可以在供液總管上配置切削液流量和壓力在線監(jiān)測裝置，監(jiān)視切削液的供液動態(tài)。
集中過濾的供液和回液大體有兩種方案：一是全部架空走管，即供液管與回液管全部架空布置；二是架空供液、地溝回液。
1）架空供回液方式：
供液管由總管、干管和支管輸出組成，架空固定在立柱上，集中過濾系統(tǒng)的過濾供液泵將干凈的切削液按要求的壓力送入供液管，由支管通過閥和接管將切削液送入機床。機床可加裝電磁閥控制供液或切斷供液。
從機床流出的臟切削液通過出液槽流入配套的回液箱，由回液泵將切削液連同切屑一起抽送并向上打入架空回液管，送回過濾機。或者多臺機床配一個排屑回液長槽和一個回液地罐，由干式回液泵抽吸臟液和切屑，一起打入回液管，送入過濾系統(tǒng)。
回液管端頭接入供液管送入的切削液，用來輸送污液并沖刷回液管，防止污泥沉淀。
2）地溝回液方式：
從機床流出的臟切削液流入地溝，在地溝沖洗液的幫助下，切削液連同切屑一起送回過濾機?；蛩腿氲乜踊匾合?，經(jīng)沉淀分離粗切屑后再由回液泵送入過濾機過濾。
回液地溝由鋼板制作，設置嵌套式噴嘴接力沖刷地溝，地溝的適當部位引入供液管送來的大流量凈液高速沖刷回液地溝，防止切屑污泥沉淀，并**回液地溝內(nèi)的雜質(zhì)和污油，****的滋生地。
3）地溝管道供回液方式：
生產(chǎn)線機床排出的臟液通過每臺機床的回液槽流入干地溝中的回液管，再流入地罐送入過濾機或直接流入地坑中的過濾機過濾。
干凈的切削液也可送入干地溝中的供液總管，由供液干管和供液支管送往各機床和各沖屑點。每個干管都裝有流量調(diào)節(jié)伐，以正確分配供液量。每個供液支管與機床連接處裝有球伐或電磁伐，供機床控制切削液開關。
4）架空式刮板排屑回液槽
對于切屑量特別大的加工，也可用架空刮排回液槽做集中回液的，刮排回液槽可以將絕大部分切屑從切削液中先分離出來，送入切屑處理單元，切削液送入過濾機過濾，這樣可以大大減輕后道過濾的負擔。
比較不同的回液方式可以看出：
地溝回液沒有泵以及使用泵回液帶來的各種問題，而且地溝可兼作貯液箱用于過濾機檢修維護時貯存全部切削液。但是地溝回液也有許多無法避免的缺點：切削液用量大增、過濾機相應增大；開放式回液的切削液容易污染變質(zhì)，使得切削液日常維護費用增大；地溝要人工打開蓋板清理，車間里會彌漫切削液的氣味，環(huán)境質(zhì)量難以改觀；車間平面布置因此被固定不能改變，以后的調(diào)整非常困難。
因此，北美和歐洲越來越傾向于全架空供回液方式，并將它命名為“PUMPOVER”系統(tǒng)。架空供回液的顯著優(yōu)點是：
切削液用量少，過濾機相應減?。磺邢饕涸诠艿乐袀鬏敳蝗菀妆煌饨缥廴?，切削液維護成本低；“PUMPOVER”的回液速度在2.5m/s左右，切屑不會在管道中沉淀；封閉式輸送可保證車間里空氣不受污染；平面布置很容易改變，有利于今后的產(chǎn)品調(diào)整。
“PUMPOVER”也有缺點，那就是回液泵故障會帶來嚴重后果。應當選用高可靠性的切屑回液泵。
當然，這兩種方式的選擇還與機床的類型和排屑結(jié)構(gòu)有關，要綜合考慮并對機床供應商提出相應要求。特別是機床的排屑排液形式，直接關乎回液系統(tǒng)的設計和車間空氣質(zhì)量，如果在訂機床時就提出要求，那么不僅回液系統(tǒng)的造價可以降低，車間環(huán)境質(zhì)量會因污染源被控制而大大改善。
四.切削液的品質(zhì)管理選擇
1）切削液溫度控制
切削液的溫度變化會引起鋼件變化。為了保證大批量加工的發(fā)動機零件尺寸公差離散性小，應當將切削液的溫度控制在工藝要求的范圍內(nèi)。
在有工藝冷水的情況下，加板式換熱器就可以調(diào)節(jié)切削液的溫度。如沒有工藝冷水，可選用控溫冷水機提供冷水源，通過板式換熱器冷調(diào)節(jié)切削液的溫度，使冷卻液控制在工藝要求的溫度上。
2）切削液濃度監(jiān)視與控制
切削液濃度也是影響加工質(zhì)量的重要因素，需要實時監(jiān)控。特別是切削液消耗補液時，需要控制補水量和濃度。因此，集中過濾系統(tǒng)應當配置比例配液和自動補水裝置。
用計量泵的比例混合配液裝置可以實現(xiàn)**的原液計量和凈水混合。計量泵的柱塞結(jié)構(gòu)可以**抽吸并計量注入的濃縮冷卻液原液，與準確計量的純凈水按設定的比例正確混合，制備上等的切削冷卻液。
切削液總量低于循環(huán)量下限時，由液位傳感器發(fā)出的補水信號啟動由電磁加水閥和比例混合裝置組成的加液補水系統(tǒng)自動補水，可保持要求的切削液濃度。
3）油水分離
機床潤滑油或漏油與冷卻液一起被泵抽吸高速輸送會發(fā)生機械性乳化，產(chǎn)生許多懸浮在切削液中的細微油滴，成為滋生**的養(yǎng)料。**分解、破壞冷卻液，使之腐敗發(fā)臭，并使切削液有效性能降低，影響加工質(zhì)量和刀具壽命，腐蝕模具與機床。為了避免切削液腐敗變質(zhì)，過濾系統(tǒng)需要及時將這些浮油從切削液中分離出來。
浮堰式浮油收集器可以隨液面波動將抽吸器的吸口自動維持在切削液液面下2~3mm，連續(xù)抽取切削液表面浮油。抽出的油水混合物送到油水分離器中，將懸浮的油滴從切削液中分離出來使其浮到表面，*終分離油和水并取出污油。
有效的油水分離技術(shù)能減少**，延長切削液使用壽命。
4）凈化再生、循環(huán)使用
實際生產(chǎn)中，水基切削冷卻液使用一段時間便會污染變質(zhì)，*終變成廢液排掉，要另外更換新配制的冷卻液，不僅冷卻液消耗量大，而且費工費時、污染環(huán)境。切削液凈化再生可以長期保持切削液功效并循環(huán)使用、減少或避免失效排放。
冷卻液凈化再生的基本內(nèi)容是在使用中不斷地深度分離切削液中的固體廢物和污油，并且富氧循環(huán)，使得**無法繁殖生存，再經(jīng)過原液補充調(diào)配，使切削液在運行中始終保持應有的性能，可以反復使用，*大限度地減少或避免失效排放。
實現(xiàn)凈化再生可以大大減少切削液消耗量、降低生產(chǎn)成本。如果做到無廢液排放，更有利于環(huán)境保護，意義重大。今天的技術(shù)已經(jīng)完全可以實現(xiàn)這樣的目標。
切削液具有冷卻、潤滑、沖洗、防銹四大功能。對缸體、曲軸等要求高效切削加工的生產(chǎn)線來說，切削液集中處理是十分重要的輔助保障系統(tǒng)，需要在做規(guī)劃時仔細研究，正確選擇合適的過濾系統(tǒng)。這樣才能保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率，同時大幅度降低切削液使用成本，并實現(xiàn)環(huán)境保護。
