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常见切削液过滤系统的形式

来源:粉体泵    发布时间:2023-09-22 15:33:29

  在最近的项目中采用湿式加工方案的慢慢的变多,以下谈一点个人对湿式加工涉 及到的问题的体会。 1 湿式加工概念 所谓湿式加工,简单的讲就是在金属切削过程中,采用大量有很多压力和流量 的切削液冲洗刀具和被加工部位, 废屑收集, 废液经过滤后重新使用的一种加工方式。 由此减少刀具和切屑、工件之间的摩擦,带走切削热,有效提升加工质量、延长刀具 常规使用的寿命、改善工人劳动环境。 切削液使用后经过沉淀、过滤可以再重新使用。根据机床结构和布置特点、加 工批量等因素可分为单机过滤和集中过滤系统两大类。 单机过滤是指设备自身带有过 滤箱,切削液在该设备内部循环使用,每台设备的废屑单独收集。集中过滤系统是指 几台设备或整条生产线采用相同的切削液, 使用后的切削液经地沟或管道流入专门的 设备做集中过滤、处理,废屑集中收集,干净的切削液再统一供给各台加工设施使 用。 单机过滤和集中过滤系统各有优势,应该要依据实际的生产情况来确定究竟选用 何种过滤形式。单机过滤形式简单,多用在湿式加工设备数量较少的情况下,与厂房 结构没有任何关系;集中过滤系统可以对整条加工线的切削液质量进行统一控制,有 效延长切削液使用寿命,自动化程度高,厂房内设备布置整齐,总的运行成本低。 2 几种常见过滤器 机械加工行业中过滤系统常采用的过滤器有真空纸带过滤器、滤芯式过滤器、 吸附层过滤器、滚筒过滤器、重力过滤器等。 2.1 滤芯式过滤器 滤芯式过滤器常用于机械加工要求精度高、废屑成末状的超精加工过滤,或做为

  线 形式简述 真空纸带过滤器适用于大多数的机械加工行业,是最常见的集中过滤系统。基本 形式如图所示:

  工程中常常几个配合起来使用,根据系统精度和流量要求,有时配置为一套粗 过滤器一套精过滤器,有时配置为一套粗过滤器两套精过滤器。整个系统结构复杂, 占地面积较大。下图是神龙公司轿车发动机厂的集中过滤系统:

  由于过滤设备体积大,内部盛满切削液,所以放置过滤器的地坑需考虑地基承载 力的要求。地坑底部及侧壁常常需要有预埋件,底部预埋工字钢用来调平设备,侧壁 预埋钢板方便钢构件的安装。 3.2 空中供液、地下集中、空中压力回液

  如图所示,机床和过滤器都布置在车间地坪上,地面下布置有回液罐。每台设备 都有排屑口,使用后的切削液从排屑口排出,经地沟流入回液罐,当液面到达预定高 度时,回液泵开启工作,废液在压力作用下直接流回过滤器,干净的液体再经空中管 道送至机床。 这种回液方式适用于 U 形布置的机床,如下图所示。可以减小地沟长度,减少深 地沟数量。

  吸附层过滤器 吸附层过滤器的过滤精度为 3~8μ,单台过滤机的处理能力为 1~600m3/h。原

  理是利用吸附在滤芯上的纤维素或硅藻土起过滤作用。滤芯使用不锈钢钢丝制成。过 滤开始之前,先在过滤器内添加介质(纤维素或硅藻土) ,并使其吸附在滤芯表面形 成过滤层,然后过滤开始,废液从滤芯外表面进入,杂质被吸附在滤芯表面,干净的 液体从滤芯内部抽出,当过滤层的厚度达到预定值时,清洁单元开始工作清除并排出 滤芯表面附着物,新的循环开始。下图是吸附层过滤器的外形:

  地沟一种是通过式的, 一种是旁置式的。 通过式的地沟对应的设备下面是 V 形槽, 槽体与地沟相通; 旁置的地沟通常是从设备后面经过, 设备后面是与地沟相通的液槽。 地沟一般做成明沟,上面设置钢盖板。通过式地沟在设备下方不需要设置盖板,旁置 式地沟全部需要盖板。 国内常见的地沟形式有三种: A、刮板沟:常见于干式加工,也可用于湿式加工排屑。沟底部为平底,内部设 置有刮板链等输送装置。 B、叉拉沟:常用于团状废屑的排屑系统,沟内部设置有叉子。 C、U 形冲沟:地沟成 U 形,由 3 块钢板组成,两侧壁各一块 4~6mm 厚,底部一 块 8mm 厚钢板,焊接而成。该地沟具有一定坡度,且内部设置有冲屑口。这种沟在湿 式加工排屑系统中最为常见,下图是 U 形冲沟的剖面及一般做法。

  二级过滤提高过滤精度时使用。 过滤精度 1 至 3μ, 单个滤芯的过滤能力为 0.8l/min。 废液从滤芯外表面进入,杂质被隔离在滤芯表面,杂质越积越厚,当滤芯无法正常工 作时,从滤芯内部向外吹压缩空气,清除杂质,重新开始过滤。滤芯为尼龙材质,使 用寿命非常有限,平均为 4~5 年。滤芯式过滤器内部由许多滤芯组成,根据流量的 不同使用不同的数量,如下图所示:

  颗粒被留下,其余通过的一种过滤方式。主要是针对铁屑使用的,可以利用这一特点 对铁屑进行分离。例如被加工件既有铁又有铝的成份,可以先使用磁力过滤器将铁屑 分离出来单独收集,然后再使用其它过滤器过滤。下图是上海汇众萨克斯磨削液处理 系统。

  两侧是磁棒,负责将铁屑吸出,中间是刮板链,负责铁屑的收集。 3 过滤器的供、回液方式 这一部分是主要针对集中过滤系统而言的。过滤器和设备之间的供液、回液方 式有许多种,采用的方式不同对厂房的建筑结构的影响就不同。有的过滤器布置在地下室, 有的布置在厂房地坪上。如果布置在地下室就需要有地沟,有地沟,就必须要在设计 初期考虑地沟的位置、深度,因为地沟的位置、深度会对厂房柱子产生很大影响。如 果地沟中心线距离柱子的中心尺寸不超过 1 米, 那么地沟的地下结构恐怕就得和厂房 柱子的地下结构一起施工了。如果柱子与地沟因为种种原因不能同时施工的话,在设 计阶段最好避免两者相互干涉,否则的话将会给施工带来麻烦。 在工厂设计初期,如果确定采用湿式加工的方案,建筑、结构和公用各专业就 需要考虑供液、回液方式对本专业的影响,做到未雨绸缪,尽可能的一次规划到位。 以下介绍几种常见的集中过滤系统采用的供、回液方式。 3.1 空中供液、地沟回液

  滚筒过滤机 滚筒过滤机一般用在车、铣、钻、攻这类切屑较大的机械加工中,单一的滚筒过

  滤机过滤精度在 100μ以上, 过滤精度较低。 这种过滤器的布置及结构形式如图所示:

  重力过滤器 重力过滤器是依靠切削液本身的重力作用,使液体在经过滤布后,废屑和杂质

  留在滤布上并逐渐形成滤饼,随着滤饼厚度的增加,液体流动阻力增大,液面上升。 当液面上升到预定位置时,滤布前进排出滤饼,开始新的循环,干净的液体重新使用 的一种过滤方式。过滤精度为 30~50μ。它与真空纸带过滤器最大的区别在于真空 过滤器依靠泵来抽取干净液体,净液箱内形成真空,液体流速快。重力过滤器控制简 单,而真空过滤器控制系统复杂、准确,自动化程度高。

  可以使用 2 年,甚至更长时间。目前国产切削液的性质还不十分稳定,生产使用时间 略短一些,价格也较进口的便宜。 如果要求的精度高,真空纸带过滤器还可以与其它形式的过滤器配合使用,有 效提高过滤精度。 2.6 水力漩流过滤器

  水力漩流过滤器利用的是物理原理,物体所受离心力的大小与物体重量有关。 如图所示,高速液流从进液口以切线方向进入圆锥形过滤器,形成漩流。固体颗粒随 液体一起做回旋运动,由于固体颗粒比重大于液体,在离心力作用下,运动过程中的 固体更容易向容器壁移动,遇到容器壁后向下滑落,从排渣口排出。液体边回旋边下 降,在过滤器内部形成一个圆柱形低压区,当下降的液流回转半径与低压圆柱半径相 同时,液流受到从排渣口进入气体的影响而向上运动,从过滤器上面的出液口排出。 这种过滤器结构简单,价格便宜,过滤精度高,达到 10~50μ,常用于清洗机 或单机过滤。水力漩流过滤器对进入的液体流量有着严格的要求,流量过小难以形成 理想效果的漩流,分离效果差;流量过大液体充满过滤器无法形成漩流,起不到分离 作用。另外,过滤效果与杂质密度有着直接的关系,小密度的杂质颗粒没有大密度的 杂质颗粒分离效果好。例如,铸铁颗粒的过滤效果要优于铝合金颗粒。 2.7 磁力过滤器 磁力过滤器是利用磁性对导磁颗粒的吸引作用,使用过的液体流过磁场,导磁

  如图所示,机床布置在车间地坪上,过滤器布置在地下室内。每台机床都设置有 排屑口,使用后的切削液从排屑口流入地沟,经地沟回流到过滤器内,过滤干净的切 削液在压力作用下从空中管道供应给机床使用。 地沟通常为 400mm~500mm 宽,具有 1%~2%的坡度,国内厂家设计的坡度常取 2%。地沟起点处深度为地下 300mm~400mm 深,当生产线长度较长时,最深处可深达 2.5m 以上。地沟内每隔 6~8m 设置冲屑口一个。冲屑口的作用是用干净的液体冲刷 地沟底部,防止废屑在地沟底部堆积。每个地沟拐弯处也需要设置冲屑口。冲屑管从 供液管引出,到地沟内管径变小,提高冲屑管压力。 在地沟最深处设置一泄漏控制阀,如果地沟有任何泄漏可以及时反馈信息,防止 地下水污染,节约能源。 这种回液方式涉及到的地下特构是最复杂的,地沟、地坑的位置、深度都是结构 专业最关心的问题。当地下特构与厂房柱子距离较近时,厂房柱子基础就不得不考虑 到地下特构的影响, 往往会采取将柱子基础下沉的办法来避免地沟与柱子基础相互干 涉。公用专业地下管网的布置也必须要考虑到地沟的问题,及早避免地沟之间的相互 交叉,尽可能减少施工的麻烦。地沟的布置通常是与生产线平行的,也会有部分垂直 的支沟(有时是主沟) 。支沟深度较浅,主沟深度较深。 另外,由于集中过滤系统通常流量较大,所以供液管管径也非常大,可达 400mm 甚至更大。根据系统流量不同,供液管有时为两根。还有排污管、供水管、供气管等 空中管道,具体管径和重量必须要等到过滤设备订货、设计之后才可能最终确定,但 这些载荷在工厂设计之初,考虑厂房吊点载荷时是必须要考虑进去的。

  2.5.2 线 精度控制 过滤精度可以根据需要进行控制,通常为 15~80μ,单机流量设计范围在 15~

  1800m3/h,精度范围和流量范围都比较大。系统内的切削液每小时可以循环 7~10 次。过滤器体积由流量决定,但宽度取决于滤布的宽度。通常粗过滤器宽度 1.5m 左 右,精过滤器宽度 2.5m 左右。这种过滤器的过滤精度靠滤布和滤饼来控制,其中起 主要作用的是滤饼。 污液在经过滤布时废屑颗粒被留在滤布上, 形成滤渣层, “滤 叫做 饼” 。随着废屑颗粒的增多,有些滞留在滤渣层表面,使滤饼增厚,有些进入滤渣内 部,减小滤渣缝隙,增加滤饼密度。滤饼越厚、密度越大,过滤精度就越高。在提高 过滤精度的同时液体流动的阻力会增加,净液箱真空度就会变大。当真空度达到预定 数值时,阀门开启,纸带前进,排出滤渣,开始新的循环。干净的液体从净液箱输送 到加工设备使用。 2.5.2.2 介质选用 过滤介质常采用无纺布,但无纺布是不能循环使用的,而且会造成环境污染。现 在有一些厂家使用循环过滤带,是一种尼龙材质的过滤介质。铸铁件加工线过滤系统 使用的循环过滤带能使用 2~3 年,其它加工件的过滤带常规使用的寿命更长。循环过滤带 价格较贵,每米的价格是无纺布的 250 倍左右。 2.5.2.3 配置 过滤设备可以配备冷却循环系统,使过滤后的切削液温度稳定,确保零件加工 质量。还需配备除油装置,用来去除液体中的油质。系统通常配备有自动、半自动、 手动和假日循环四种模式。系统要配置几个甚至十几个泵,有的是正常生产时使用 的系统泵,用来维持系统压力;有的是污水泵,排污水时使用;有的是系统维护时使 用的;还有的是备用泵。值得一提的是假日循环泵,当生产线停止加工的时候采用假 日循环泵,保持系统内液体流动性,节约能耗的同时防止切削液变质。除假日循环泵 以外,其它泵的功率都非常大,根据系统流量的不同,单台泵的功率大的可达上百千 瓦。例如,一汽集团无锡柴油机厂,发动机生产线的一套过滤系统流量为 2840m3/h, 共有 10 台泵,每台泵的功率均为 90kW。 系统内切削液的浓度、质量需要每天检测控制,增加添加剂防止液体变质。过 滤器通常配有自动补液装置,适当添加原液或水,保证系统内液体浓度在许可范围, 常采用的浓度为 90%~95%。切削液原液是一种不易燃烧、不爆炸的液体,化学性 质稳定。可以小批量存放在车间内,也可以大批量存放在库房内。切削液的存放要求 通风要好,温度最好控制在 0℃~40℃。若使用进口切削液,再加上科学的保养,

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