新型切削油過濾系統的研究設計

紀艷青 周博 徐俊彥

摘 要：當今機械加工行業中存在一種主流的冷卻潤滑沖屑方式，該方式是通過利用乳化液和切削油兩種介質完成，乳化液具有成本低、應用范圍廣的特點，而切削油具有的良好的潤滑性、穩定性、散熱性等特點，雖然切削油成本較高，但在一些特殊的精加工行業中，其仍然發揮著重要的作用，如何降低切削油的使用成本，成為廠家重點關注的問題。本文研究了一種新型切削油過濾系統，并對其相關過濾設備進行了分析，探討了相應的新型壓差過濾技術，對于提高我國主體機械加工領域內切削油凈化提供了良好的技術產品支持。

關鍵詞：切削油;新型過濾系統;過濾設備;研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.031

當前國內行業采用的固-液分離技術，主要涉及到的是傳統的重力過濾與離心干燥，比如常用的紙帶式過濾或布袋過濾方式。這些過濾方法是利用固體顆粒自身重力進行分離，進而形成濾餅，過濾后的濾液再進入液箱循環使用。雖然該過濾設備具有較為簡單的結構、較低的采購價格，但是在使用的過程中，濾餅和廢濾紙中會夾帶大量的切削油，從而造成用戶使用切削油的成本上升。通過離心作用對濾餅、濾紙進行二次甩干來回收切削油，這也需要相關企業配置專人進行收集、轉運和操作，也會增加相應的人工成本。

隨著機械加工企業用工成本不斷的上升以及自動化程度不斷的增高，研究設計出一種新型切削油過濾系統，研發生產出相應的循環帶式過濾機，該過濾設備能夠實現快速、高效、無耗材、自動化、干燥、脫油的切屑處理方法。通過采用相應的新型壓差過濾方法，解決了快速過濾時密封不嚴問題、濾餅的干燥回收問題和冷卻介質的過量消耗等問題，提高了機床冷卻介質過濾凈化設備的國產化水平，有力推動了機床排屑過濾行業向更節能、更環保的方向發展。

1 新型切削油過濾系統過濾介質分析

1.1 過濾介質介紹

采用雙層編制濾帶作為過濾介質，既能保證濾帶在過濾中的流體高通過性，同時又提高的機械強度和耐磨厚度，更有利于濾帶的循環使用，而光滑的表面能夠確保濾帶低摩擦系數，使泵工作時的壓損降低。雙層編制濾帶與金屬網相比較具有良好的抗疲勞性能，容易接觸和安調。如圖1所示。

由于特殊的表面特性和整體組合的多樣性，濾帶可以始終保持高強度和抗撕裂性能，不會脫落。在處理油性切削液介質時，表現出很好的抗腐蝕性、耐化學性和穩定性。濾帶的編制材料具有多樣性，規格和編織結構可根據具體介質進行優化和選擇。高精準的編制孔隙可以精確且穩定的保持循環過濾技術，通過細達20um的網絲來實現低壓降和最大液體通過面積。

1.2 過濾介質工作原理分析

雙層編制濾帶可以通過使用卡扣方式，將其連接成一條完整環形的過濾帶，如圖2所示。

濾帶在使用過程中的密封問題只存在于兩側端面，只要確保端面密封的可靠性，那么整條濾帶在工作過程中，就完全可以保證持續穩定的過濾精度。濾帶過濾工作區內兩側端面采用安裝柔性密封膠板壓緊密封，中間過濾區間內由待過濾冷卻液自重壓緊，使濾帶緊密貼合在底部支撐板上，臟液得到穩定過濾。

2 新型切削油過濾系統相關技術及控制原理

2.1 負壓抽吸技術及控制原理

采用負壓抽吸技術，能夠提高濾液的過濾精度，通過待過濾切削油與濾帶、過濾腔體內安裝楔形網，能夠在過濾凈液腔側形成了獨特的密封環境，通過抽吸泵對凈液的抽取泵送，使密封腔體內形成負壓狀態，此時待過濾切削油受負壓引力作用，強制通過了濾帶進入凈液腔。在這個過程中，待過濾切削油中大量的雜質沉淀于濾帶表面，形成濾餅參與后續切削油過濾，形成以濾帶為主體的多級過濾狀態，使過濾精度的穩定。

切削油受負壓抽吸作用，通過濾帶的效率為每平方米單位通流量為3m?/min，是傳統重力式紙帶過濾流量的100倍。負壓抽吸區設置壓力監測裝置，通過PLC系統控制負壓抽吸泵的工作節拍，實現過濾與濾帶更新。當負壓區壓力上升達到-0.02MPa時，關閉負壓抽吸泵，此時驅動電機帶動濾帶將形成的濾餅輸送至真空干燥區，而干凈的濾帶順勢進入原來的過濾區，完成此輪替換動作后，PLC通知負壓抽吸泵工作，在此進入工作狀態，期間設備自動完成液位監測，污液供液泵啟?？刂频鹊纫幌盗休o助動作。

其中密封腔體的實現得益于濾帶與過濾腔體有效的貼合密封，濾帶密封采用被動式密封，通過待過濾切削油自重壓緊，將濾帶壓緊在過濾腔的支撐楔形網板上。采用楔形板，是因為其具有板面間隙面積總和大于同等外形尺寸網孔、板體強度優的特點，可以使待過濾切削油快速的通過濾帶，進入凈液腔。

2.2 真空干燥技術及控制原理

采用真空干燥技術，實現濾餅的快速脫油處理，脫油后含油率控制在10%以內。在過濾的過程中，臟液腔體內的細微雜質顆粒在濾帶表面逐漸堆積而產生大面積的濾餅層。如微細顆粒含量越多或介質粘度越大，則形成的濾餅越厚，濾餅中含液量也就越大。如果依靠傳統的重力脫水方式，濾餅孔隙內由于液體表面漲力的作用，大量的液體不會滲出，并且會隨濾餅一并被輸送至廢品回收處，造成切削油的大量浪費，同時增加環境污染處理量。

真空干燥技術通過將真空泵吸入口設置于待干燥區底部空腔內，經由楔形網、濾帶、濾餅后抽取大氣中的干燥空氣，在此過程中，大氣中干燥空氣快速進入待干燥濾餅內，將存于濾餅間隙中的切削油迅速帶入氣液分離腔內，進行空氣脫油處理，脫油水后的干燥空氣通過真空泵排出，此時的排出空氣由于真空泵作用，升溫為熱空氣，利于部分空氣預熱，將其導入濾餅待干燥區上方，在此進入真空抽吸循環，就有更好的熱蒸騰作用，往復循環后，濾餅內含油率可控制在10%以內。

2.3 循環帶式過濾裝置的工作原理

循環帶式過濾裝置在具備相應的條件后，其利用負壓過濾技術形成的強力壓力差作用，迫使切削油強制通過濾帶進行過濾，過濾后停留在臟液腔體濾帶表面濾餅通過真空干燥技術，避免了由于排出濾餅而造成的切削油損失，尤其對于昂貴的油介質冷卻液。因此循環帶式過濾裝置目前廣泛的應用于切削油冷卻行業內，就有成本低、效率高、環保的特點。其工作過濾方式如圖3所示。

3 總結

綜上所述，隨著新技術和新工藝的應用，公司研發出一種新型切削油過濾系統，并研制生產出相應的循環帶式過濾裝備。而相應的切削油循環帶成套裝備關鍵技術，在油冷卻凈化的用戶市場中快速脫穎而出，滿足用戶要求的過濾效率高、切削油回收利用率高、環境污染低、運行成本低等的多樣性要求。同時解決了我國高精度機床的配套產品所應解決的關鍵問題。對于提高我國主體機械加工領域內切削油凈化提供了良好的技術產品支持。

參考文獻：

[1]彭海，張博.乳化型深孔切削液的切削試驗與分析[J].現代制造工程，2010（03）：86-89.