切削液集中過濾系統在磨加工中的應用

吳新剛

(經緯紡織機械股份有限公司 榆次分公司，山西 晉中 030601)

1 現狀分析

某公司磨加工設備主要有大型無心磨床、外圓磨床和平面磨床等，所用設備的切削液均采用乳化液，乳化液過濾和供液均為單臺磨床自成一體，單機工作。隨著公司生產規模的不斷擴大和產品加工精度要求的不斷提高，原有的磨削冷卻方式存在的問題越來越明顯，主要表現在以下幾個方面：

(1)影響產品質量。原有設備基本都采用磁性過濾，帶沉淀箱(部分設備僅通過沉淀箱進行過濾)，切削液得不到充分過濾，循環使用后影響零件表面的加工質量；冷卻不充分，造成加工零件的尺寸、圓度超差；容易出現燒傷、裂紋等缺陷，廢品率高。

(2)成本高，生產效率低。由于磨屑等雜質較多，容易堵塞冷卻系統管路，需經常對切削液進行更換，對水箱和管路進行清潔，切削液使用成本高，生產效率低。

(3)設備占地面積大。一個主要機加工車間有64 臺磨床，其中大型無心磨床14臺，由于磨床水箱占地空間大，造成設備占地面積大，布局紊亂，不緊湊。

(4)污染作業環境。磨床水箱、循環管路較多，容易出現滴、跑、漏現象，切削液揮發的大量水霧污染車間空氣，造成工作環境惡劣，為提升現場管理帶來不便。

為改變現狀，徹底改進磨床切削液的使用方式，采用較為先進的磨床切削液集中過濾系統，使全部64臺磨床實現集中供液。并設定系統主要參數為：切削液溫度控制在10～40 ℃；切削液潔凈度應能滿足磨加工后零件的表面粗糙度要求(0.4 μm)；總用水量約2 496 L/min，供液壓力為0.15 MPa。

2 切削液集中過濾系統

切削液集中過濾系統主要包括刮板過濾機(粗過濾)/負壓紙帶過濾機(精過濾)、供液管路、回液管路、沖底、沖鏈裝置、除油除渣系統、增氧系統、假日循環系統、自動配液系統、恒壓變頻供水和電氣自動控制系統。

2.1 系統工作原理

切削液由集中過濾系統通過架空供液管路在壓力噴嘴的作用下輸送到每臺機床，并將切屑沖到地下回液管道，回流到集中過濾系統。過濾系統中的乳化液先經過刮板沉淀槽粗過濾，較大的切屑由刮板輸送機送到集屑箱內，然后乳化液再由負壓過濾機精過濾，兩次過濾后的凈液由泵組重新送回到車間。該系統供液泵組采用變頻恒壓供液技術，保證整個過濾系統供應壓力和流量的穩定，當車間內使用切削液的設備數量變化時，管道中的壓力也產生變化，壓力傳感器就會發出信號，泵組將自動調節流量，使車間管道系統內的壓力恒定。系統設有液位檢測系統，對液位自動檢測并輸出信號，根據監測信號，自動補充切削液。電氣控制有手動/自動2種模式，以滿足不同工況下的使用。

2.2 供、回液系統

供液管路從水房內切削液處理系統走地溝到主廠房，在主廠房內沿鋼立柱架空；分供液管沿各立柱與主管垂直連接，下端接多路分配器安裝球形閥門；各球形閥門到所需設備采用增強尼龍管通過地面預埋鋼管連接。

回液系統中，機床回液口與地下回液支管通過軟管連接，回液支管與地下回液主管連接，回液主管分段設置陰井，方便回液管道堵塞后的疏通。

2.3 負壓過濾系統

根據實際生產情況，將刮板式沉淀箱與紙帶負壓過濾機結合使用，完成切削液凈化過程的分離和過濾。負壓過濾機的主箱體分上、下兩層，中間為不銹鋼篩板，正常工作時，上層鋪設無紡布濾材，冷卻液經過無紡布時，粒徑大于一定值的磨屑被無紡布截留形成濾餅；隨著通流量的降低，在無紡布下腔形成一定的負壓，當被無紡布截留的磨屑越來越厚時，負壓值也越來越高，當負壓值達到預設值時，變送器發出信號，氣動蝶閥自動開啟，補液箱內的凈液充入精過濾機負壓室內，消除負壓，無紡布緊貼柵板的壓力也隨之消除；此時刮板鏈驅動機構啟動，將磨屑連同無紡布向前移動一定距離，已經移出過濾機的無紡布被卷紙機構自動收起，帶出的磨屑落入集屑箱；同時新無紡布鋪設到柵板上，驅動機構停止，氣動蝶閥關閉，精過濾機恢復正常的過濾，完成一個過濾循環。如此周而復始，連續過濾，供液泵組連續向供液管供給潔凈的冷卻液。

為防止負壓室內的微量顆粒越集越多，負壓過濾機設有沖底裝置。沖底裝置有沖底總管、氣動閥門、電磁閥和五排噴頭組成，設備在工作中定時自動沖底，以保持負壓室的清潔。

2.4 其他輔助功能

(1)除油除渣系統。除去冷卻液中的浮油、浮渣，杜絕厭氧菌的滋生，延長冷卻液的使用壽命。

(2)本系統安裝有增氧管路，定時給乳化液充入壓縮空氣，增加含氧量，杜絕厭氧菌的滋生，延長其使用壽命；同時有利于將浮油帶到水箱液面，利于除油機除油。

(3)假日循環系統。節假日期間，系統定時開啟循環泵，讓乳化液在過濾機內部循環，增加液體中的含氧量。

(4)自動配液系統。冷卻液在使用過程中由于蒸發、飛濺、霧化等損耗，需要及時補充。冷卻液配液裝置可以按乳化液原液與水的配比自動補加，配液比例可在一定范圍內任意設定。

3 切削液及集中過濾系統維護

3.1 系統工作前維護

(1)開啟系統前先將精過濾液箱表面浮油除凈，粗過濾箱內浮油需人工用容器盛入油水分離箱，以防切削液中混入過多的各類潤滑油而引起性能下降或變質。

(2)手動開啟粗精刮板，將前日工作結束后沉淀的磨削渣刮出。

(3)檢查切削液pH值，如有較大變化，及時采取措施。

(4)檢查液位，及時補加切削液。

3.2 系統工作中維護

(1)正常工作時，適量開啟回液管路開始端沖洗閥門(其余沖洗閥門關閉)，增加回液流速，減少回液管內磨屑的沉淀。

(2)根據磨床開啟數量的多少，合理調節粗、精刮板刮削和停止時間，節約濾布用量。

(3)僅個別磨床工作時，磨床所在位置的回液管反沖閥門全部打開，增加回液流速，減少回液管內磨屑沉淀。

3.3 系統停止工作后維護

(1)每日工作結束后，系統操作人員應開啟所有回液管的反沖閥門10～15 min沖洗回液管。

(2)每月進行一次閉水清洗回液總管，清洗時全部磨床停止工作，關閉各磨床供液閥門。首先關閉回液總管閥門，打開所有反沖閥門，開啟供液泵將回液管內灌滿磨削液，但一定要注意觀察開始端回液口不要溢出磨削液；然后打開回液總閥門，大流量沖洗回液總管淤積磨屑。

3.4 節假日系統管理

節假日將系統設置為自動工作方式，對磨削液進行自動循環，防止磨削液變質，延長使用壽命。

3.5 回液管清理疏通

每年5月、10月份分2次疏通清理回液管內沉淀的磨屑，打開廠房內外回液管所有檢查井蓋和回液管開始端盲孔凸緣蓋板，用管道疏通機將回液管沉積物疏通松動后，開啟系統，打開全部反沖閥門，大流量沖洗回液管內沉積物。

4 使用效果

該集中過濾系統已經穩定運行一年，在降低生產成本和提高產品質量效果上明顯。

4.1 降低生產成本

(1)杜絕了滴、跑、漏現象的出現，車間環境改善；取消了原有水箱，節約了設備占用空間，現場管理方便。

(2)系統的日常維護只需定時添加切削液和定時集中清理過濾磨屑，人工勞動強度和人工費用降低。

(3)切削液循環使用，使用壽命長，每月64臺磨床可節約切削液1.1萬元，年節約13.2萬元。

4.2 提高產品質量

切削液集中過濾系統，過濾充分，切削液狀態穩定，切削時冷卻充分，保證了零件的磨削質量。經現場檢測，磨削后零件的表面粗糙度值由原來的0.4～0.6 μm提高到0.25～0.4 μm，產品表面質量提高。