導(dǎo)語：在機加工大批量生產(chǎn)情況下，發(fā)動機零件加工制造過程中與切削液相關(guān)的生產(chǎn)成本占據(jù)較高并遠高于刀具成本。因此，對切削液的長期有效利用是生產(chǎn)制造過程中的重要一環(huán)。

切削液（圖1）是加工設(shè)備工作過程的重要保障之一，可以說沒有切削液的潤滑冷卻作用，高速切削、加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率等目前加工系統(tǒng)的幾大因素都無從談起。切削液起到的重要作用也是有前提的，那就是必須控制其濃度、雜質(zhì)含量、壓力、流量和溫度：濃度控制通過專用儀器定時監(jiān)控，采取補水或補原液的方式就可解決，后四項要素則要依賴切削液集中循環(huán)處理系統(tǒng)（以下簡稱為“集中處理系統(tǒng)”）去保證，尤其是雜質(zhì)含量和溫度。一旦控制不當，不但加工質(zhì)量大受影響，切削液也會很快腐化變質(zhì)，經(jīng)常性換液會造成生產(chǎn)成本大幅提高，長期還可能導(dǎo)致昂貴的加工設(shè)備發(fā)生銹蝕。

圖1

集中處理系統(tǒng)的用途和目標可歸納為：為發(fā)動機零件加工生產(chǎn)線各金屬切削設(shè)備提供符合特定要求（過濾精度、壓力、流量和溫度）的切削液，從而保證穩(wěn)定的加工質(zhì)量；便于生產(chǎn)車間對切削液的集中統(tǒng)一管理；過濾凈化切削液，延長切削液的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

集中處理系統(tǒng)針對的被過濾介質(zhì)一般乳化型切削液，一套完整的系統(tǒng)可包括：真空負壓過濾機組，含粗過濾箱、精過濾箱（真空負壓，負壓度可調(diào)節(jié)）、凈液箱、除油及細小顆粒分離裝置、刮屑排渣裝置、過濾/供液泵組、切削液溫控裝置和備用箱等；回液泵/回液箱（罐）；供液/回液管網(wǎng)；切屑甩干裝置；切屑整壓裝置；全自動切削液配置加注系統(tǒng)；切削液再生系統(tǒng)；PLC電氣控制系統(tǒng)等。

磁性分離器+自動紙帶過濾機組

過濾原理

磁性分離器用于磨床及其他機床冷卻液的凈化。通過分離器的磁性滾筒把冷卻液中的鐵屑吸出，使冷卻液保持干凈。

自動紙帶過濾機

紙帶過濾機是依靠液體自身的重力透過濾布，隔離雜物，從而達到凈化液體目的。傳動機構(gòu)的鏈條、絲網(wǎng)形成一定的液池深度，濾布鋪在鏈條、絲網(wǎng)上。工作時攜有雜質(zhì)的污液通過水流緩沖裝置流到無紡布上時，雜質(zhì)被濾布隔離形成濾餅，濾餅越來越厚，污液液面上升，浮起液位控制器發(fā)訊，減速機啟動，拖動濾布，污物及臟布落入臟紙箱，從而實現(xiàn)濾布的自動更換；濾布更新后污液液面下降，減速機停止轉(zhuǎn)動，機器進入下一步過濾循環(huán)。過濾后的純凈液體由液泵輸送至主機。

過濾介質(zhì)

常見的過濾介質(zhì)包括過濾帶和過濾滾筒。其中無紡布材料的濾帶在歐美國家已逐漸被堅韌、耐腐蝕并可重復(fù)使用的尼龍材質(zhì)循環(huán)過濾帶所替代。目前系統(tǒng)供應(yīng)商所提供的過濾介質(zhì)均可達到30～100mm的過濾精度，完全可滿足發(fā)動機生產(chǎn)線需要。

采用粗、精二級過濾

粗過濾箱采用沉淀刮板式，精過濾箱采用真空負壓過濾方式。經(jīng)粗濾的切削液由粗過濾箱流向精過濾箱。精過濾箱內(nèi)的真空負壓值可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。過濾介質(zhì)的再生（即去除介質(zhì)表面污物，以便介質(zhì)的循環(huán)使用）功能可依據(jù)負壓值，時間設(shè)定或手動進行再生過程。

除油裝置

切削液中含有從加工機床帶來的油污，這些都是直接導(dǎo)致切削液變質(zhì)的污染源，長期高濃度存在將導(dǎo)致切削液中細菌滋生、PH值下降、過濾器堵塞和切削液品質(zhì)下降等問題，最終造成加工質(zhì)量下降、臭氣污染、切削液變質(zhì)報廢和機床腐蝕等不良后果。因此，要保證切削液質(zhì)量的長久穩(wěn)定，必需對這些污染源進行清除。下面是我們運用到的油水分離器（圖2）

圖2

回液泵/回液箱（罐）

對于采用空中回液的系統(tǒng)，從加工設(shè)備流出的含切屑的切削液，需先匯集到回液箱（罐）后由回液泵提升至空中回液干管，方可回流到切削液過濾機組。由于從加工設(shè)備流出的切削液中含有大量金屬切屑，容易造成提升泵堵塞及葉片磨損，因此對泵的性能提出了考驗。目前行業(yè)內(nèi)普遍采用渦流提升泵（Vortex Pump），其原理是渦輪在泵體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生“凹形漩渦”現(xiàn)象，稱為渦流。特殊的渦流效應(yīng)葉輪可輸送各種混合型液體、含氣泡液體，其葉輪材料為含鎳耐磨鑄鐵或特種不銹鋼，非常耐磨，可長期免更換。回液泵應(yīng)優(yōu)先選用EVA、EGGER和Brinkmann等國際知名品牌。

對于鋁合金或鋼制零件加工，其切屑往往呈帶狀、長絮狀或卷狀，容易在提升泵內(nèi)發(fā)生纏繞，不易被提升，因此該類切屑在進入渦流泵（見圖3）之前，需加裝切屑破碎機（圖4）進行破碎，其工作過程為切屑經(jīng)填壓螺桿輸送至破碎頭，破碎頭由內(nèi)徑帶有凹槽的鋼管和增壓螺桿組成，螺桿在凹槽中推進切屑時將其預(yù)先切割，最后一個刀片在螺桿的帶動下將切屑最終破碎。

圖3

圖4

　供液/回液管網(wǎng)

如果說過濾機組相當于整個集中處理系統(tǒng)的“心臟”，那么供液/回液管網(wǎng)則是連接至各個加工設(shè)備的“血管”。處理后的凈液由過濾機組供液泵經(jīng)空中供液管道以設(shè)定的壓力送至各個加工設(shè)備。供液方式在各個系統(tǒng)中基本都是一樣的，但機床至過濾機組的回液方式卻變化多端，歸結(jié)起來主要有兩種回液方式：地下回液和空中回液。

地下回液類似城市的地下排水系統(tǒng)，在車間地坪±0.00標高以下做回液地溝，地溝中均布有沖屑管，防止切屑在溝底沉積。從機床流出的污液直接排入地溝，沖刷到過濾機組。地下回液在很長一段時期曾經(jīng)成為回液的主導(dǎo)模式應(yīng)用在眾多的發(fā)動機工廠，但其諸多缺點也逐漸暴露出來。首先，地下回液要在地坪下做大量的回液地溝，特構(gòu)施工的工程量很大，地溝坡度一般在2%作用，生產(chǎn)線較長時，往往導(dǎo)致地溝末端深達3～4m，一旦地溝中出現(xiàn)問題，根本無法維護。其次，地溝很難做到完全封閉，切削液的霧氣易擴散到車間內(nèi)造成環(huán)境污染，反過來，車間地面的異物也容易落入溝中污染切削液。地溝中一旦發(fā)生滲漏將無法被發(fā)現(xiàn)及修補，導(dǎo)致切削液污染地下土壤，因此歐美一些國家已經(jīng)不再采用地下回液方式。最后，地下回液造成車間工藝平面布局被限制，設(shè)備無法做大的調(diào)整，未來生產(chǎn)格局的調(diào)整及技術(shù)改造將非常麻煩。

隨著空中回液（見圖5）技術(shù)的不斷成熟，以及人們對地下回液弊端的認識加深，近年新建的發(fā)動機生產(chǎn)線大多采用了空中（管道）回液，其回液方式也多種多樣，包括壓力回液、重力回液和空中刮板回液等。地坪以下基本無需做特構(gòu)，實施起來靈活方便。

圖5

全自動切削液配置加注系統(tǒng)

加注系統(tǒng)可根據(jù)過濾箱液位和濃度的需要，按照預(yù)先設(shè)定的濃度比例自動完成油水混合并補加切削液的任務(wù)。同時可根據(jù)其他情況，進行特殊設(shè)定，人工操作完成加液任務(wù)。在配液出口處和過濾箱體內(nèi)的實際配液濃度由人工進行檢測，與預(yù)設(shè)濃度不符時，將實際濃度和設(shè)定濃度輸入到系統(tǒng)中，過濾系統(tǒng)通過加注裝置自動補償調(diào)整濃度比例。通過得知每個月乳化液的加注量，可控制乳化液的消耗量。PLC中可分別顯示近一個月內(nèi)乳化油和水的加入量曲線圖，由此可有效地控制乳化液的消耗量。

切削液再生系統(tǒng)

經(jīng)過再生處理的切削液，其污油含量和雜質(zhì)顆粒含量都能達到極低的水平，同時切削液中99％的細菌也被去除。利用再生系統(tǒng)定期對切削液進行再生處理，可使切削液始終保持在一個良好狀態(tài)，延長切削液使用壽命，體現(xiàn)了“循環(huán)經(jīng)濟”關(guān)于資源重復(fù)使用和環(huán)境保護的理念。

電氣控制系統(tǒng)

系統(tǒng)采用PLC控制，PLC上可預(yù)留以太網(wǎng)接口，方便連接車間工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)內(nèi)部可以選用Profibus-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，傳感器和執(zhí)行器通過總線模塊與Profibus總線網(wǎng)絡(luò)進行連接。每套系統(tǒng)配置獨立的電器控制柜和主操作臺，在主操作臺上設(shè)有一個主控人機界面（具有中文/英文兩種語言顯示），動態(tài)監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，顯示故障信息和其他管理信息。

結(jié)語：

一套配置完整的切削液集中處理系統(tǒng)，在管理得當、正常運行的情況下，可使系統(tǒng)切削液壽命達到2～4年甚至更久，日常只需補液即可，系統(tǒng)各項指標均優(yōu)于單機處理系統(tǒng)（單機系統(tǒng)即為每臺機床自帶一套小型過濾系統(tǒng)）。系統(tǒng)的優(yōu)點歸納如下：

1.減少了發(fā)動機生產(chǎn)線切削液更換次數(shù)，顯著降低制造成本。

2.集中系統(tǒng)所使用的泵、閥門和制冷機等的數(shù)量遠遠少于單機系統(tǒng)，系統(tǒng)投資和運行能耗低于采用單機系統(tǒng)的發(fā)動機生產(chǎn)線。

3.經(jīng)集中系統(tǒng)處理的切削液質(zhì)量優(yōu)于功能有限的單機系統(tǒng)，因此加工質(zhì)量、刀具壽命和機床壽命均更加有保障。

4.集中的系統(tǒng)意味著可實現(xiàn)集中的管理，只需少數(shù)幾名專業(yè)人員就可方便有效管理一個龐大的系統(tǒng)，避免了分散型管理造成的諸多管理漏洞。

5.集中系統(tǒng)對于環(huán)境保護意義重大，切削液的排放、濾材的消耗和污染物處理成本均大大降低，是單機系統(tǒng)無法相比的。

綜上所述，切削液集中處理系統(tǒng)無論在過去還是將來，都是大批量發(fā)動機生產(chǎn)工廠優(yōu)先考慮配置的。國內(nèi)外有眾多的富有經(jīng)驗的供應(yīng)商可提供成熟的技術(shù)服務(wù)，其應(yīng)用前景必將更加廣闊。

法國EVA提升泵(又稱排污泵，污水泵液下泵、管道泵、離心泵和回液泵），，特別適用于輸送含有雜質(zhì)、切屑和泡沫的污液，它最大的優(yōu)點是即使輸送含有包括如金屬，纖維，高分子絮凝劑，食品等物品，在輸送過程中不會對輸送物造成損壞，也不會對泵本身造成損壞。并且有快速裝卸型，極便于安裝及日常維修。全部原裝法國進口，并且擁有法國專利。其中新開發(fā)的泵型可輸送還有50%氣體的液體。適用于汽車，紡織，造紙，環(huán)保，食品加工等行業(yè)。其專用于提升和輸送各種含有大量切屑、泡沫和氣體的液體，專門提供提升泵,排污泵和螺桿泵(又稱液下泵、管道泵、離心泵和回液泵），產(chǎn)品直接從法國進口，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，性能優(yōu)越。