切削液集中過濾系統(tǒng)在磨加工中的應(yīng)用

吳新剛

(經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司 榆次分公司，山西 晉中 030601)

1 現(xiàn)狀分析

某公司磨加工設(shè)備主要有大型無心磨床、外圓磨床和平面磨床等，所用設(shè)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(jī)工作。隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和產(chǎn)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(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)影響產(chǎn)品質(zhì)量。原有設(shè)備基本都采用磁性過濾，帶沉淀箱(部分設(shè)備僅通過沉淀箱進(jìn)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(zhì)量；冷卻不充分，造成加工零件的尺寸、圓度超差；容易出現(xiàn)燒傷、裂紋等缺陷，廢品率高。

(2)成本高，生產(chǎn)效率低。由于磨屑等雜質(zhì)較多，容易堵塞冷卻系統(tǒng)管路，需經(jīng)常對切削液進(jìn)行更換，對水箱和管路進(jìn)行清潔，切削液使用成本高，生產(chǎn)效率低。

(3)設(shè)備占地面積大。一個(gè)主要機(jī)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(shè)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(xiàn)滴、跑、漏現(xiàn)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(xiàn)場管理帶來不便。

為改變現(xiàn)狀，徹底改進(jìn)磨床切削液的使用方式，采用較為先進(jìn)的磨床切削液集中過濾系統(tǒng)，使全部64臺磨床實(shí)現(xiàn)集中供液。并設(shè)定系統(tǒng)主要參數(shù)為：切削液溫度控制在10～40 ℃；切削液潔凈度應(yīng)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(jī)(粗過濾)/負(fù)壓紙帶過濾機(jī)(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(dòng)配液系統(tǒng)、恒壓變頻供水和電氣自動(dòng)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(jī)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(jīng)過刮板沉淀槽粗過濾，較大的切屑由刮板輸送機(jī)送到集屑箱內(nèi)，然后乳化液再由負(fù)壓過濾機(jī)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(shù)，保證整個(gè)過濾系統(tǒng)供應(yīng)壓力和流量的穩(wěn)定，當(dāng)車間內(nèi)使用切削液的設(shè)備數(shù)量變化時(shí)，管道中的壓力也產(chǎn)生變化，壓力傳感器就會(huì)發(fā)出信號，泵組將自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，使車間管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力恒定。系統(tǒng)設(shè)有液位檢測系統(tǒng)，對液位自動(dòng)檢測并輸出信號，根據(jù)監(jiān)測信號，自動(dòng)補(bǔ)充切削液。電氣控制有手動(dòng)/自動(dòng)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(nèi)切削液處理系統(tǒng)走地溝到主廠房，在主廠房內(nèi)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(shè)備采用增強(qiáng)尼龍管通過地面預(yù)埋鋼管連接。

回液系統(tǒng)中，機(jī)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(shè)置陰井，方便回液管道堵塞后的疏通。

2.3 負(fù)壓過濾系統(tǒng)

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，將刮板式沉淀箱與紙帶負(fù)壓過濾機(jī)結(jié)合使用，完成切削液凈化過程的分離和過濾。負(fù)壓過濾機(jī)的主箱體分上、下兩層，中間為不銹鋼篩板，正常工作時(shí)，上層鋪設(shè)無紡布濾材，冷卻液經(jīng)過無紡布時(shí)，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(fù)壓，當(dāng)被無紡布截留的磨屑越來越厚時(shí)，負(fù)壓值也越來越高，當(dāng)負(fù)壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，變送器發(fā)出信號，氣動(dòng)蝶閥自動(dòng)開啟，補(bǔ)液箱內(nèi)的凈液充入精過濾機(jī)負(fù)壓室內(nèi)，消除負(fù)壓，無紡布緊貼柵板的壓力也隨之消除；此時(shí)刮板鏈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，將磨屑連同無紡布向前移動(dòng)一定距離，已經(jīng)移出過濾機(jī)的無紡布被卷紙機(jī)構(gòu)自動(dòng)收起，帶出的磨屑落入集屑箱；同時(shí)新無紡布鋪設(shè)到柵板上，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)停止，氣動(dòng)蝶閥關(guān)閉，精過濾機(jī)恢復(fù)正常的過濾，完成一個(gè)過濾循環(huán)。如此周而復(fù)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(fù)壓室內(nèi)的微量顆粒越集越多，負(fù)壓過濾機(jī)設(shè)有沖底裝置。沖底裝置有沖底總管、氣動(dòng)閥門、電磁閥和五排噴頭組成，設(shè)備在工作中定時(shí)自動(dòng)沖底，以保持負(fù)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(shí)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(shí)有利于將浮油帶到水箱液面，利于除油機(jī)除油。

(3)假日循環(huán)系統(tǒng)。節(jié)假日期間，系統(tǒng)定時(shí)開啟循環(huán)泵，讓乳化液在過濾機(jī)內(nèi)部循環(huán)，增加液體中的含氧量。

(4)自動(dòng)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(shí)補(bǔ)充。冷卻液配液裝置可以按乳化液原液與水的配比自動(dòng)補(bǔ)加，配液比例可在一定范圍內(nèi)任意設(shè)定。

3 切削液及集中過濾系統(tǒng)維護(hù)

3.1 系統(tǒng)工作前維護(hù)

(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(nèi)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(zhì)。

(2)手動(dòng)開啟粗精刮板，將前日工作結(jié)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(shí)采取措施。

(4)檢查液位，及時(shí)補(bǔ)加切削液。

3.2 系統(tǒng)工作中維護(hù)

(1)正常工作時(shí)，適量開啟回液管路開始端沖洗閥門(其余沖洗閥門關(guān)閉)，增加回液流速，減少回液管內(nèi)磨屑的沉淀。

(2)根據(jù)磨床開啟數(shù)量的多少，合理調(diào)節(jié)粗、精刮板刮削和停止時(shí)間，節(jié)約濾布用量。

(3)僅個(gè)別磨床工作時(shí)，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(nèi)磨屑沉淀。

3.3 系統(tǒng)停止工作后維護(hù)

(1)每日工作結(jié)束后，系統(tǒng)操作人員應(yīng)開啟所有回液管的反沖閥門10～15 min沖洗回液管。

(2)每月進(jìn)行一次閉水清洗回液總管，清洗時(shí)全部磨床停止工作，關(guān)閉各磨床供液閥門。首先關(guān)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(nèi)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(shè)置為自動(dòng)工作方式，對磨削液進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)，防止磨削液變質(zhì)，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(nèi)沉淀的磨屑，打開廠房內(nèi)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(jī)將回液管沉積物疏通松動(dòng)后，開啟系統(tǒng)，打開全部反沖閥門，大流量沖洗回液管內(nèi)沉積物。

4 使用效果

該集中過濾系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行一年，在降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量效果上明顯。

4.1 降低生產(chǎn)成本

(1)杜絕了滴、跑、漏現(xiàn)象的出現(xiàn)，車間環(huán)境改善；取消了原有水箱，節(jié)約了設(shè)備占用空間，現(xiàn)場管理方便。

(2)系統(tǒng)的日常維護(hù)只需定時(shí)添加切削液和定時(shí)集中清理過濾磨屑，人工勞動(dòng)強(qiáng)度和人工費(fèi)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(chǎn)品質(zhì)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(shí)冷卻充分，保證了零件的磨削質(zhì)量。經(jīng)現(xiàn)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(chǎn)品表面質(zhì)量提高。