切削液集中过滤系统在磨加工中的应用

吴新刚

(经纬纺织机械股份有限公司 榆次分公司，山西 晋中 030601)

1 现状分析

某公司磨加工设备主要有大型无心磨床、外圆磨床和平面磨床等，所用设备的切削液均采用乳化液，乳化液过滤和供液均为单台磨床自成一体，单机工作。随着公司生产规模的不断扩大和产品加工精度要求的不断提高，原有的磨削冷却方式存在的问题越来越明显，主要表现在以下几个方面：

(1)影响产品质量。原有设备基本都采用磁性过滤，带沉淀箱(部分设备仅通过沉淀箱进行过滤)，切削液得不到充分过滤，循环使用后影响零件表面的加工质量；冷却不充分，造成加工零件的尺寸、圆度超差；容易出现烧伤、裂纹等缺陷，废品率高。

(2)成本高，生产效率低。由于磨屑等杂质较多，容易堵塞冷却系统管路，需经常对切削液进行更换，对水箱和管路进行清洁，切削液使用成本高，生产效率低。

(3)设备占地面积大。一个主要机加工车间有64 台磨床，其中大型无心磨床14台，由于磨床水箱占地空间大，造成设备占地面积大，布局紊乱，不紧凑。

(4)污染作业环境。磨床水箱、循环管路较多，容易出现滴、跑、漏现象，切削液挥发的大量水雾污染车间空气，造成工作环境恶劣，为提升现场管理带来不便。

为改变现状，彻底改进磨床切削液的使用方式，采用较为先进的磨床切削液集中过滤系统，使全部64台磨床实现集中供液。并设定系统主要参数为：切削液温度控制在10～40 ℃；切削液洁净度应能满足磨加工后零件的表面粗糙度要求(0.4 μm)；总用水量约2 496 L/min，供液压力为0.15 MPa。

2 切削液集中过滤系统

切削液集中过滤系统主要包括刮板过滤机(粗过滤)/负压纸带过滤机(精过滤)、供液管路、回液管路、冲底、冲链装置、除油除渣系统、增氧系统、假日循环系统、自动配液系统、恒压变频供水和电气自动控制系统。

2.1 系统工作原理

切削液由集中过滤系统通过架空供液管路在压力喷嘴的作用下输送到每台机床，并将切屑冲到地下回液管道，回流到集中过滤系统。过滤系统中的乳化液先经过刮板沉淀槽粗过滤，较大的切屑由刮板输送机送到集屑箱内，然后乳化液再由负压过滤机精过滤，两次过滤后的净液由泵组重新送回到车间。该系统供液泵组采用变频恒压供液技术，保证整个过滤系统供应压力和流量的稳定，当车间内使用切削液的设备数量变化时，管道中的压力也产生变化，压力传感器就会发出信号，泵组将自动调节流量，使车间管道系统内的压力恒定。系统设有液位检测系统，对液位自动检测并输出信号，根据监测信号，自动补充切削液。电气控制有手动/自动2种模式，以满足不同工况下的使用。

2.2 供、回液系统

供液管路从水房内切削液处理系统走地沟到主厂房，在主厂房内沿钢立柱架空；分供液管沿各立柱与主管垂直连接，下端接多路分配器安装球形阀门；各球形阀门到所需设备采用增强尼龙管通过地面预埋钢管连接。

回液系统中，机床回液口与地下回液支管通过软管连接，回液支管与地下回液主管连接，回液主管分段设置阴井，方便回液管道堵塞后的疏通。

2.3 负压过滤系统

根据实际生产情况，将刮板式沉淀箱与纸带负压过滤机结合使用，完成切削液净化过程的分离和过滤。负压过滤机的主箱体分上、下两层，中间为不锈钢筛板，正常工作时，上层铺设无纺布滤材，冷却液经过无纺布时，粒径大于一定值的磨屑被无纺布截留形成滤饼；随着通流量的降低，在无纺布下腔形成一定的负压，当被无纺布截留的磨屑越来越厚时，负压值也越来越高，当负压值达到预设值时，变送器发出信号，气动蝶阀自动开启，补液箱内的净液充入精过滤机负压室内，消除负压，无纺布紧贴栅板的压力也随之消除；此时刮板链驱动机构启动，将磨屑连同无纺布向前移动一定距离，已经移出过滤机的无纺布被卷纸机构自动收起，带出的磨屑落入集屑箱；同时新无纺布铺设到栅板上，驱动机构停止，气动蝶阀关闭，精过滤机恢复正常的过滤，完成一个过滤循环。如此周而复始，连续过滤，供液泵组连续向供液管供给洁净的冷却液。

为防止负压室内的微量颗粒越集越多，负压过滤机设有冲底装置。冲底装置有冲底总管、气动阀门、电磁阀和五排喷头组成，设备在工作中定时自动冲底，以保持负压室的清洁。

2.4 其他辅助功能

(1)除油除渣系统。除去冷却液中的浮油、浮渣，杜绝厌氧菌的滋生，延长冷却液的使用寿命。

(2)本系统安装有增氧管路，定时给乳化液充入压缩空气，增加含氧量，杜绝厌氧菌的滋生，延长其使用寿命；同时有利于将浮油带到水箱液面，利于除油机除油。

(3)假日循环系统。节假日期间，系统定时开启循环泵，让乳化液在过滤机内部循环，增加液体中的含氧量。

(4)自动配液系统。冷却液在使用过程中由于蒸发、飞溅、雾化等损耗，需要及时补充。冷却液配液装置可以按乳化液原液与水的配比自动补加，配液比例可在一定范围内任意设定。

3 切削液及集中过滤系统维护

3.1 系统工作前维护

(1)开启系统前先将精过滤液箱表面浮油除净，粗过滤箱内浮油需人工用容器盛入油水分离箱，以防切削液中混入过多的各类润滑油而引起性能下降或变质。

(2)手动开启粗精刮板，将前日工作结束后沉淀的磨削渣刮出。

(3)检查切削液pH值，如有较大变化，及时采取措施。

(4)检查液位，及时补加切削液。

3.2 系统工作中维护

(1)正常工作时，适量开启回液管路开始端冲洗阀门(其余冲洗阀门关闭)，增加回液流速，减少回液管内磨屑的沉淀。

(2)根据磨床开启数量的多少，合理调节粗、精刮板刮削和停止时间，节约滤布用量。

(3)仅个别磨床工作时，磨床所在位置的回液管反冲阀门全部打开，增加回液流速，减少回液管内磨屑沉淀。

3.3 系统停止工作后维护

(1)每日工作结束后，系统操作人员应开启所有回液管的反冲阀门10～15 min冲洗回液管。

(2)每月进行一次闭水清洗回液总管，清洗时全部磨床停止工作，关闭各磨床供液阀门。首先关闭回液总管阀门，打开所有反冲阀门，开启供液泵将回液管内灌满磨削液，但一定要注意观察开始端回液口不要溢出磨削液；然后打开回液总阀门，大流量冲洗回液总管淤积磨屑。

3.4 节假日系统管理

节假日将系统设置为自动工作方式，对磨削液进行自动循环，防止磨削液变质，延长使用寿命。

3.5 回液管清理疏通

每年5月、10月份分2次疏通清理回液管内沉淀的磨屑，打开厂房内外回液管所有检查井盖和回液管开始端盲孔凸缘盖板，用管道疏通机将回液管沉积物疏通松动后，开启系统，打开全部反冲阀门，大流量冲洗回液管内沉积物。

4 使用效果

该集中过滤系统已经稳定运行一年，在降低生产成本和提高产品质量效果上明显。

4.1 降低生产成本

(1)杜绝了滴、跑、漏现象的出现，车间环境改善；取消了原有水箱，节约了设备占用空间，现场管理方便。

(2)系统的日常维护只需定时添加切削液和定时集中清理过滤磨屑，人工劳动强度和人工费用降低。

(3)切削液循环使用，使用寿命长，每月64台磨床可节约切削液1.1万元，年节约13.2万元。

4.2 提高产品质量

切削液集中过滤系统，过滤充分，切削液状态稳定，切削时冷却充分，保证了零件的磨削质量。经现场检测，磨削后零件的表面粗糙度值由原来的0.4～0.6 μm提高到0.25～0.4 μm，产品表面质量提高。