一種機床快速清洗機的特點、應用及技術經濟分析

徐賀 徐立黎

廣州市方川潤滑科技有限公司

本文介紹了自主研發設計的一種機床快速清洗機的性能特點及應用情況，并對研發產品與傳統機床清洗設備在技術、經濟方面的優劣進行了分析比較。

2016年11月7日最高人民法院審判委員會第1698次會議、2016年12月8日最高人民檢察院第十二屆檢察委員會第58次會議通過《關于辦理環境污染刑事案件適用法律若干問題的解釋》[1]，自2017年1月1日起施行，已明確將環境污染上升為刑事責任。

面對國家的嚴厲監管，沒有哪個企業敢觸碰這個底線。新的法律法規的執行將會改變以前的監管模式。環保意識將會隨著新的法律法規的推行而逐步加強。

由于環保原因，金屬加工液的處置越來越引起人們的重視。處理廢金屬加工液時，需要遵守當地關于廢液處理的管理條例。對于企業和操作人員而言，為了降低金屬加工液處理費用，除了強調應選擇最好的金屬加工液之外，還可以努力改進供液方法，優化供液參數和加強使用管理，以延長切削液的使用壽命，或將使用過的金屬加工液進行廢液處理或者廢油再生，以達到降低廢液處理量和循環利用的目的[2，3]。

在機械加工過程中廣泛使用的切削液通常含有礦物油、動植物油、表面活性劑、極壓添加劑、防霉殺菌劑、各種金屬離子和懸浮物等。使用后的切削液廢液若直接排放，對水資源和土壤有嚴重的危害。在大力開發對生態環境和人類健康副作用小、加工性能優越、對人和環境完全無害的綠色切削液的同時，發展研究推廣切削液廢液處理的新技術是現代乃至未來的一個重要課題。然而，在當前的技術條件下，切削液廢液的處理過程仍較為繁瑣，且成本很高，在市場競爭異常激烈且與環保有關的法規和標準日益苛刻的今天，人們在使用切削液的同時也伴隨著環境問題的發生。因此，迫切需要一種適合當前發展現狀的處理手段來解決這些問題。

當人們花費大量人力、物力研究切削液廢液的處理方式時，筆者及所在技術團隊研究設計了一種機床快速清洗機，用于維護并提高切削液的使用壽命，大大減少廢液的排放，治水于源頭，防范于未然。目前，研發的產品已成功應用于國內多家大型機械加工企業。

本文介紹了自主研發設計的機床快速清洗機的開發應用情況，并進行了相應的技術經濟分析。

機床清洗設備的使用現狀

長期以來，機械加工企業都是采用人工清洗的方法（圖1），效率低、清洗質量差且影響工人情緒。雖然國內外一些企業或團隊對機床清洗設備進行了研究設計，但無論從清洗效果還是經濟效益角度看，尚未能實現規模化的市場應用。究其原因，主要在于所研發的機床清洗設備在使用過程中容易出現加工廢屑的堵塞故障，同時售價較為昂貴，不能滿足企業的成本控制要求，特別是小型機械加工廠的要求。進口、國產機床清洗設備及本文自主研發的機床清洗設備的對比見表1。

機床快速清洗機的開發及應用

機床快速清洗機簡介

圖1 人工清洗機床冷卻液槽

表1 進口、國產機床清洗設備及自主研發的集裝快速清洗機的對比

圖2 機床快速清洗機外觀

研發設計的機床快速清洗機（見圖2）采用負壓吸附和高壓噴射清洗方式。該設備為簡易型、循環型、多工位清洗機，主要由機殼、輸送管道、儲存箱、吸附系統、噴水清洗系統、過濾系統、電氣控制系統、液位控制系統、安全系統組成，適用于金屬加工所用各種類型機床的快速清洗、在線維護。目前，該清洗機已成功申請到知識產權保護[4]。

機床快速清洗機的工作原理

清洗機床

利用220 V電壓啟動高壓噴射清洗槍（圖3）， 通過旋轉清洗槍噴頭，選擇合適的噴水形式，將機床工作臺面、角落、管路、冷卻液槽等黏附的各種雜質、污垢清洗去除。機床清洗前后效果對比見圖4。

清液、清渣

利用380 V超高電壓啟動清洗機，由渦輪機產生極大的吸附力，通過直徑為50 mm的大管徑管道將機床內清洗后的廢液、廢渣快速吸入到清洗機的儲存箱中，待儲存箱存滿至液位報警器報警后，將清洗機進口端管道拆除，連接上快速過濾器，將清洗機內廢渣、廢液分離，廢渣可交由材料商回爐再生利用，廢液可通過三級隔油池處理至達到排放指標，將達標的廢水排入工業排污管道，從而實現機床的清液、清渣（圖5）。機器配備的大管徑管道基本可以應對各種加工產生的各種切屑的吸附，對于清除部分細長的廢屑造成的機器堵塞，清洗機配備了螺旋式的閥門，亦可快速排除堵塞故障。油箱清洗前后效果對比見圖6。

機床快速清洗機的性能參數

機床快速清洗機的主要設計參數見表2。

機床快速清洗機的技術經濟分析

市面常見機床清洗設備存在的問題分析

◇故障率大。市面常見機床清洗設備管道口徑小，由于廢渣的吸入，容易造成管路的堵塞。

◇適用范圍窄。市面常見清洗設備只適合于清除機床廢液，對于廢渣尚無法做到有效的清除，且不具備在線過濾功能。

圖3 高壓噴槍清洗機床

圖4 機床清洗前后效果對比

圖5 機床快速清洗機清除廢液、廢渣

◇作業范圍小。市面常見清洗設備吸附力小，使得單機定點作業輻射范圍小。

◇價格高。進口品牌設備的價格是所研發的機床快速清洗機的4～5倍。

機床快速清洗機的技術經濟性分析

◇清洗效率高。相較于人工清洗，人力清洗1臺加工中心需2人，耗時3 h以上；使用機床快速清洗機只需1人，耗時30 min。

◇降低其他成本。經過機床快速清洗機對切削液循環過濾，以及對機床各種污垢雜質的定期清理，可大大延長切削液的使用壽命，減少20%～50%的切削液使用量，減少切削液廢液排放帶來的處理費用。

◇操作簡單、容易上手。機床快速清洗機采用吸附、排空共用同一管道，全機只有2個按鈕，3個閥門控制，對于初學者，只需簡單培訓即可掌握操作指南。

◇適用范圍廣。機床快速清洗機采用渦輪增壓，配備清洗噴槍，可實現對機床內部各位置的有效清洗；同時配備了大管徑管道，可實現對機床各種切屑的有效清除。

◇作業范圍大。由于機床快速清洗機采用渦輪機作業，可產生相較于普通電機數倍的吸附力，使得同樣功率下較普通電機有更大的作業半徑。

圖6 切削液槽清洗前后對比

表2 機床快速清洗機的設計參數

◇故障率低且易排除。機床快速清洗機最容易發生的故障是排污口的堵塞。由于機床快速清洗機采用螺旋式的閥門排污口，使得萬一發生堵塞，亦可快速清除堵屑，使機床快速清洗機恢復正常作業。

◇清洗效果好。機床快速清洗機不僅可清除廢液，還可以清除黏附或結塊的廢渣，可實現對機床各種污垢、雜質等的清除，最大限度地將機床清洗干凈。

結束語

隨著國家對環保要求越來越嚴格、對勞動者保護越來越重視以及違規的處罰力度越來越大，金屬加工企業面臨的競爭和挑戰也越來越大。在機械加工的過程中，相關企業不應只在乎眼前的、可視的利益，而應注重企業的長遠利益和隱性利益，以實現企業的價值最大化，健康穩步地跟上社會發展的步伐。隨著我國制造業的快速發展，環保法律法規的加嚴和實施效果不斷強化，機床快速清洗機必將具有廣闊的市場應用前景。

[1]“兩高”發布辦理環境污染刑事案件司法解釋[EB/OL].2016-12-26..http://mt.sohu.com/20161226/n476968639.shtml.

[2]潘傳藝，張晨輝.金屬加工潤滑技術的應用與管理 [M].北京：中國石化出版社，2010：251.

[3]王先會.金屬加工油劑應用技術[M].北京：中國石化出版社，2005：121.

[4]徐立黎.一種清潔機：中國，ZL 2012 2 0538655.0[P].2013-04-24.