切削液集中過濾系統(tǒng)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(guī)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(huán)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(tǒng)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(yè)環(huán)境。磨床水箱、循環(huán)管路較多，容易出現滴、跑、漏現象，切削液揮發(fā)的大量水霧污染車間空氣，造成工作環(huán)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(tǒng)，使全部64臺磨床實現集中供液。并設定系統(tǒng)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(tǒng)

切削液集中過濾系統(tǒng)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(tǒng)、增氧系統(tǒng)、假日循環(huán)系統(tǒng)、自動配液系統(tǒng)、恒壓變頻供水和電氣自動控制系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)工作原理

切削液由集中過濾系統(tǒng)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(tǒng)。過濾系統(tǒng)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(tǒng)供液泵組采用變頻恒壓供液技術，保證整個過濾系統(tǒng)供應壓力和流量的穩(wěn)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(fā)出信號，泵組將自動調節(jié)流量，使車間管道系統(tǒng)內的壓力恒定。系統(tǒng)設有液位檢測系統(tǒng)，對液位自動檢測并輸出信號，根據監(jiān)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(tǒng)

供液管路從水房內切削液處理系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)

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(fā)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(huán)。如此周而復始，連續(xù)過濾，供液泵組連續(xù)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(tǒng)。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(tǒng)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(huán)系統(tǒng)。節(jié)假日期間，系統(tǒng)定時開啟循環(huán)泵，讓乳化液在過濾機內部循環(huán)，增加液體中的含氧量。

(4)自動配液系統(tǒng)。冷卻液在使用過程中由于蒸發(fā)、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(tǒng)維護

3.1 系統(tǒng)工作前維護

(1)開啟系統(tǒng)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(tǒng)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(jié)粗、精刮板刮削和停止時間，節(jié)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(tǒng)停止工作后維護

(1)每日工作結束后，系統(tǒng)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(jié)假日系統(tǒng)管理

節(jié)假日將系統(tǒng)設置為自動工作方式，對磨削液進行自動循環(huán)，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(tǒng)，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(tǒng)已經穩(wěn)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(huán)境改善；取消了原有水箱，節(jié)約了設備占用空間，現場管理方便。

(2)系統(tǒng)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(huán)使用，使用壽命長，每月64臺磨床可節(jié)約切削液1.1萬元，年節(jié)約13.2萬元。

4.2 提高產品質量

切削液集中過濾系統(tǒng)，過濾充分，切削液狀態(tài)穩(wěn)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。