完善切削液系統管理創造環保經濟雙贏

廣東鴻圖科技股份有限公司 （高要 526108） 徐國慶

在金屬切削加工中，合理使用切削液，能夠減小刀具與工件之間的摩擦，降低切削溫度，減少刀具磨損，從而提高切削效率和加工質量，延長刀具使用壽命，降低加工成本。在切削加工中，切削液主要是起冷卻和潤滑作用。此外，切削液還有清洗、排屑和防銹作用。

1.切削液的管理使用

本公司是專業的鋁合金壓鑄廠，零件材料為壓鑄鋁合金，機加工設備主要是CNC加工中心和數控車床，主要加工工序為銑、鏜、鉆、車、鉸、攻螺紋等，采用的是鋁合金乳化切削液，全部采用同一個牌號，每臺機床上配備獨立的切削液供給凈化裝置。為了有效控制加工過程的每個環節，保證加工的效率和質量，公司從2007年下半年開始設置切削液管理員一職，負責控制公司的切削液和CNC加工中心所需的油類管理。主要職責是給機床添加切削液和各種油類（包括導軌油、潤滑油、液壓油、主軸油、齒輪油等各種牌號），目的是控制切削液的濃度和pH值以及各種油類的使用狀態。據相關資料統計，汽車行業加工中，切削液的成本約為0.3%～0.5%，對質量和成本的影響約為20%～30%。

根據公司實踐需要，對切削液進行了管理，總結為以下幾點：

（1）配備專職的切削液管理員，對機床切削液和油類進行專門管理。

（2）切削液的稀釋選用自來水〔定期測試水的硬度變化，水的硬度控制在（100～200）×10－6之間〕。

（3）準確掌握切削液濃度，使用濃度計（折光儀）來檢測。

（4）每天添加切削液和檢測使用濃度和p H值。

（5）加工結束后，用切削液軟管沖洗掉機床和夾具表面的切屑和粒渣。打開機床防護門，使機床加工區的潮濕空氣散去。

（6）切削液的凈化采用獨立的單機重力式紙帶過濾方式，去除切削液中的屑渣和浮油。

（7）定期徹底更換清洗機床冷卻系統，減少切削液中細菌生長機會，保證加工質量。

（8）在設置了切削液管理員一職后，加工過程中的積屑瘤的現象明顯改善，徹底杜絕了以前出現的因為切削液的濃度過低，造成的機床和夾具生銹的現象，同時公司通過對切削液回收的管理，減少了環境的污染，節約了成本。

2.切削液的凈化

加工實踐證明，將切削液中的雜質（如鋁屑、粉末等）降低，可有效地延長刀具壽命。由于人們的肉眼看不見小于40μm的微粒，所以當切削液中的雜質，尺寸小于20μm，常被人們所忽視，然而這些不可見的雜質對金屬切削加工有著不可低估的影響。在切削加工時，它們將進入到刀具前刀面與切屑以及刀具后刀面與工件接觸區的界面上，產生強烈摩擦，使切削溫度增加，并使刀具壽命大大降低，同時使加工表面質量變差，使加工表面產生刀紋粗的質量缺陷。因此，為改善零件加工質量，應使用凈化的切削液。切削液的凈化，公司目前采用獨立的單機重力式紙帶過濾方式。

圖1所示為重力式紙帶過濾裝置示意圖，它以無紡布過濾方式來凈化切削液，過濾精度為10μm。來自機床儲液箱的污液通過泵送至過濾裝置的緩沖管中，流出到過濾裝置的過濾篩托盤內，并流到過濾紙上，而過濾紙座落在鋼絲網上。屑渣和浮油沉積在紙帶上，凈化的切削液在重力作用下將滲透過濾紙，進入到下面的凈液箱中。當過濾紙的毛細孔被屑渣或油污漂浮物堵塞時，每天由專門的切削液管理員負責將過濾能力下降的過濾紙移動一段距離（200～400mm），于是新的過濾紙就參加工作，與此同時將粘附有屑渣的過濾篩中的細碎鋁屑倒入到機床排屑槽內。

圖1 重力式紙帶過濾裝置示意圖

3.切削液的回收處理

整個機加工過程中切削液的消耗，包括：①切屑攜帶。②加工零件攜帶。③變質發臭的廢棄切削液。④機床循環使用的切削液因飛濺、霧化、蒸發，以及其他不可預知的產生的消耗。

（1）關于切屑攜帶的切削液的回收利用。切屑攜帶的切削液的狀況：每班次員工從CNC加工中心（數控車床）清理出來的鋁屑都是直接倒到鋁屑池中，經過一段時間的觀察，發覺每天倒到鋁屑池的鋁屑，經過靜置后，存在于鋁屑上的切削液會流出，變成廢棄切削液直接排出流到雨水管道中，不但造成地下水污染，同時也會影響環境美觀。

為有效減少污染和浪費，設計了切削液回收池如圖2所示，我們在鋁屑回收池傾斜的最底部安裝一條鍍鋅管作為切削液引管，將鋁屑上流出的切削液接到池外的地下切削液收集池中，池外挖有一個1m3容積的沉入地下的切削液收集池，地下的切削液收集池中安裝有一個潛水泵，將收集的切削液泵入地面切削液收集箱中，根據具體零件加工要求進行重新配制，回用到機床加工中。在鋁屑收集池和地下切削液收集池的四壁貼有光滑的瓷磚，保證了切削液清理方便的同時，也減少了切削液被污染。在人字屋頂上布置了自來水噴頭，每天定時開關，通過噴出的自來水，將鋁屑上帶有的切削液沖下來，即可方便清理鋁屑收集池，避免其在裝運清理過程中污染周邊環境，又可通過重新配制回用，減少浪費。

圖2 切削液回收池工作原理圖

（2）清洗過零件的切削液廢水的利用。由于加工工藝的要求，零件加工后須用清水清洗一次，然后才用氣槍吹干凈，如果不用清水清洗，零件表面殘留的切削液會使零件吹凈時間延長，同時清洗時耗費大量的清洗劑，加工中每個班次都要一次更換清洗過零件的廢水。

清洗過零件的廢水，如果倒入機床中，則會使切削液的濃度降低，影響加工質量，產生粗刀紋，甚至出現廢品，濃度過低甚至還會使機床臺面和夾具出現生銹的現象。會出現機床的切削液越用越多，濃度越用越低，三班連續下來如果都倒入機床容積箱，會出現漫出現象。如果將其舍棄，倒入下水管道，會產生污染。如何處理每天產生的清洗過零件的廢水，成為擺在管理者面前的一道課題。經過測試，清洗過零件的廢水的平均濃度為0.5%的切削液，如果回用，既可以減輕污染環境的壓力，又可以變廢為寶，創造價值。在經過反復試驗后，采用了一定的處理，就達到了可以回用標準。具體實施方法如下，公司在生產線旁放置專門的容器（目前是采用用過的裝切削液原液的200L的鐵桶，將上蓋割去，方便使用），由員工將清洗過零件的廢水倒進容器中，收集起來，并制訂了具體的制度措施，由當班領班進行監督管理執行，每天由切削液管理員根據具體的機床加工零件工藝需要的濃度，進行取用配制，然后就可以再倒入具體的機床使用。

（3）變質發臭的廢棄切削液的回收處理。結合公司每月底盤點日停機，對公司的機床分批次、定期徹底更換清洗機床冷卻系統。結合南方的氣候特點，機床的清理周期確定為3個月，減少切削液中細菌生長機會。具體操作方法為，先將機床儲液箱內的切削液通過機床泵抽到預備的容器內，進行沉淀、過濾、去油、殺菌、回用等切削液再生工藝，使之重新回用，同時將機床儲液箱抽出來，將儲液箱剩余的由于缺少流動而變質的切削液進行徹底清理，對收集起來的變質發臭的廢切削液進行回收處理。

由于切削液中含有大量礦物油料及表面活性劑，過去由于對它的危害性認識不足，所以都采用直接排放。含油污水造成的環境污染日益嚴重，嚴重地影響了水生動植物的生長、農業灌溉和人們的生活用水。此外，廢切削液中的表面活性劑（乳化劑）由于其作用是使礦物油料高度分散在水中，所以更難清除，而且不少乳化劑有增加致癌物的作用，其危害性比分散的油污更為嚴重。隨著環保要求的逐漸提高，因此，未經處理的廢切削液不得任意排放。必須對廢切削液進行回收處理，這樣既符合環保要求，又可節約能源，降低生產成本。

廢切削液回收處理的工藝過程大致為：廢切削液的集中→去除雜質→破乳→取油→水質凈化→取水樣化驗→廢水排放，供再循環使用。廢切削液處理采用酸化法的工藝使油水分離，即破乳。也就是將切削液中的油滴從水的包圍中分離出來，并使油滴相互聚集，然后借助于重力分離作用，使油、水分離開來，分別采取措施處理。

通過以上措施，有效地達到了減少污染和浪費的目的。

4.切削液使用的注意事項

為了保證切削液的質量及延長的使用壽命，切削液應隨用隨配，不宜久藏。配制切削液時應先將水放在配制桶內，再根據濃度要求將乳化油慢慢注入水中，一邊注入，一邊攪拌，使其形成均勻的切削液。配制切削液時還應先測量水質硬度，水的硬度通常用每升中所含硬度礦物質碳酸鈣的毫克數表示，即用ppm表示，水的硬度應在100～200ppm（即×10－6）之間。硬度過大的水不但會影響切削液的穩定性和防銹性，并會加快細菌的繁殖。為此，需進行軟化處理，如可加入洗滌蘇打Na2CO3·10H2O。用純凈水來配制切削液，使用中沒有殘留物，不腐蝕機床和工件，而且切削液不易變質，使用壽命長。由于水的價格較貴，主要用于帶空調環境的精密加工等有特殊要求的場合。

5.結語

每月質量統計數據證明，在設置了切削液管理員一職后，通過對切削液系統的有效管理，加工質量有了明顯提高，加工效率和刀具壽命也得到了極大的改善。加工過程中積屑瘤的現象明顯減少，徹底杜絕了以前出現的因為切削液濃度過低，造成機床和夾具生銹的現象。同時公司通過對切削液系統回收的管理，減少了環境的污染，并節約了成本。按目前公司300余臺數控機床的規模計算，切削液回收節約開支約30萬，創造了良好的經濟和環保效益。