導(dǎo)語(yǔ)：在機(jī)加工大批量生產(chǎn)情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)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(yuǎn)高于刀具成本。因此，對(duì)切削液的長(zhǎng)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(shuō)沒有切削液的潤(rùn)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(wú)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(shí)監(jiān)控，采取補(bǔ)水或補(bǔ)原液的方式就可解決，后四項(xiàng)要素則要依賴切削液集中循環(huán)處理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)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(dāng)，不但加工質(zhì)量大受影響，切削液也會(huì)很快腐化變質(zhì)，經(jīng)常性換液會(huì)造成生產(chǎn)成本大幅提高，長(zhǎng)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(biāo)可歸納為：為發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)切削液的集中統(tǒng)一管理；過濾凈化切削液，延長(zhǎng)切削液的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

集中處理系統(tǒng)針對(duì)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(fù)壓過濾機(jī)組，含粗過濾箱、精過濾箱（真空負(fù)壓，負(fù)壓度可調(diào)節(jié)）、凈液箱、除油及細(xì)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(dòng)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(dòng)紙帶過濾機(jī)組

過濾原理

磁性分離器用于磨床及其他機(jī)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(dòng)紙帶過濾機(jī)

紙帶過濾機(jī)是依靠液體自身的重力透過濾布，隔離雜物，從而達(dá)到凈化液體目的。傳動(dòng)機(jī)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(shí)攜有雜質(zhì)的污液通過水流緩沖裝置流到無(wú)紡布上時(shí)，雜質(zhì)被濾布隔離形成濾餅，濾餅越來(lái)越厚，污液液面上升，浮起液位控制器發(fā)訊，減速機(jī)啟動(dòng)，拖動(dòng)濾布，污物及臟布落入臟紙箱，從而實(shí)現(xiàn)濾布的自動(dòng)更換；濾布更新后污液液面下降，減速機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器進(jìn)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(jī)。

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(wú)紡布材料的濾帶在歐美國(guó)家已逐漸被堅(jiān)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(dá)到30～100mm的過濾精度，完全可滿足發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線需要。

采用粗、精二級(jí)過濾

粗過濾箱采用沉淀刮板式，精過濾箱采用真空負(fù)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(fù)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(fù)壓值，時(shí)間設(shè)定或手動(dòng)進(jìn)行再生過程。

除油裝置

切削液中含有從加工機(jī)床帶來(lái)的油污，這些都是直接導(dǎo)致切削液變質(zhì)的污染源，長(zhǎng)期高濃度存在將導(dǎo)致切削液中細(xì)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(bào)廢和機(jī)床腐蝕等不良后果。因此，要保證切削液質(zhì)量的長(zhǎng)久穩(wěn)定，必需對(duì)這些污染源進(jìn)行清除。下面是我們運(yùn)用到的油水分離器（圖2）

圖2

回液泵/回液箱（罐）

對(duì)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(jī)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(duì)泵的性能提出了考驗(yàn)。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(zhǎng)期免更換?；匾罕脩?yīng)優(yōu)先選用EVA、EGGER和Brinkmann等國(guó)際知名品牌。

對(duì)于鋁合金或鋼制零件加工，其切屑往往呈帶狀、長(zhǎng)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(jìn)入渦流泵（見圖3）之前，需加裝切屑破碎機(jī)（圖4）進(jìn)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(jìn)切屑時(shí)將其預(yù)先切割，最后一個(gè)刀片在螺桿的帶動(dòng)下將切屑最終破碎。

圖3

圖4

　供液/回液管網(wǎng)

如果說(shuō)過濾機(jī)組相當(dāng)于整個(gè)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(gè)加工設(shè)備的“血管”。處理后的凈液由過濾機(jī)組供液泵經(jīng)空中供液管道以設(shè)定的壓力送至各個(gè)加工設(shè)備。供液方式在各個(gè)系統(tǒng)中基本都是一樣的，但機(jī)床至過濾機(jī)組的回液方式卻變化多端，歸結(jié)起來(lái)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(biāo)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(jī)床流出的污液直接排入地溝，沖刷到過濾機(jī)組。地下回液在很長(zhǎng)一段時(shí)期曾經(jīng)成為回液的主導(dǎo)模式應(yīng)用在眾多的發(fā)動(dòng)機(jī)工廠，但其諸多缺點(diǎn)也逐漸暴露出來(lái)。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(zhǎng)時(shí)，往往導(dǎo)致地溝末端深達(dá)3～4m，一旦地溝中出現(xiàn)問題，根本無(wú)法維護(hù)。其次，地溝很難做到完全封閉，切削液的霧氣易擴(kuò)散到車間內(nèi)造成環(huán)境污染，反過來(lái)，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(wú)法被發(fā)現(xiàn)及修補(bǔ)，導(dǎo)致切削液污染地下土壤，因此歐美一些國(guó)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(wú)法做大的調(diào)整，未來(lái)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(duì)地下回液弊端的認(rèn)識(shí)加深，近年新建的發(fā)動(dòng)機(jī)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(wú)需做特構(gòu)，實(shí)施起來(lái)靈活方便。

圖5

全自動(dòng)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(dòng)完成油水混合并補(bǔ)加切削液的任務(wù)。同時(shí)可根據(jù)其他情況，進(jìn)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(shí)際配液濃度由人工進(jìn)行檢測(cè)，與預(yù)設(shè)濃度不符時(shí)，將實(shí)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(dòng)補(bǔ)償調(diào)整濃度比例。通過得知每個(gè)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(gè)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(dá)到極低的水平，同時(shí)切削液中99％的細(xì)菌也被去除。利用再生系統(tǒng)定期對(duì)切削液進(jìn)行再生處理，可使切削液始終保持在一個(gè)良好狀態(tài)，延長(zhǎng)切削液使用壽命，體現(xiàn)了“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”關(guān)于資源重復(fù)使用和環(huán)境保護(hù)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(chǎng)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(jìn)行連接。每套系統(tǒng)配置獨(dú)立的電器控制柜和主操作臺(tái)，在主操作臺(tái)上設(shè)有一個(gè)主控人機(jī)界面（具有中文/英文兩種語(yǔ)言顯示），動(dòng)態(tài)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，顯示故障信息和其他管理信息。

結(jié)語(yǔ)：

一套配置完整的切削液集中處理系統(tǒng)，在管理得當(dāng)、正常運(yùn)行的情況下，可使系統(tǒng)切削液壽命達(dá)到2～4年甚至更久，日常只需補(bǔ)液即可，系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于單機(jī)處理系統(tǒng)（單機(jī)系統(tǒng)即為每臺(tái)機(jī)床自帶一套小型過濾系統(tǒng)）。系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)歸納如下：

1.減少了發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)等的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于單機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)投資和運(yùn)行能耗低于采用單機(jī)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線。

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

4.集中的系統(tǒng)意味著可實(shí)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(gè)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(duì)于環(huán)境保護(hù)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(jī)系統(tǒng)無(wú)法相比的。

綜上所述，切削液集中處理系統(tǒng)無(wú)論在過去還是將來(lái)，都是大批量發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)工廠優(yōu)先考慮配置的。國(guó)內(nèi)外有眾多的富有經(jīng)驗(yàn)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(guó)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(diǎn)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(huì)對(duì)輸送物造成損壞，也不會(huì)對(duì)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(guó)進(jìn)口，并且擁有法國(guó)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(guó)進(jìn)口，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，性能優(yōu)越。