車橋是汽車的重要零部件,其主要部件橋殼的加工工藝包含粗車、精車、銑、鉆、磨等典型機(jī)械加工工藝，切削液的使用不可少。國(guó)內(nèi)車橋生產(chǎn)企業(yè)的加工設(shè)備多為加工中心+專用機(jī)床+通用機(jī)床為主，切削液一般是單獨(dú)進(jìn)行過(guò)濾處理。這種作業(yè)方式便于根據(jù)工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求等具體情況，選用不同的切削液。但卻有以下的弊病：

1)每一臺(tái)機(jī)床都需配備一套切削液分離循環(huán)系統(tǒng)，增加設(shè)備生產(chǎn)費(fèi)用和維護(hù)成本；

2)每套分離系統(tǒng)均需占用一定的廠房面積，造成廠房?jī)?nèi)有效面積的浪費(fèi)；

3)在廠房?jī)?nèi)利用泵組進(jìn)行切削液循環(huán)，產(chǎn)生大量噪聲，惡化工作環(huán)境；

4)故障率高，能耗大；

5)除了自帶有循環(huán)處理系統(tǒng)的加工中心，其他通用機(jī)床卻需要采用人工運(yùn)輸或泵管輸送的形式進(jìn)行處理，造成車間生產(chǎn)管理上的混亂。

在國(guó)外的現(xiàn)代化生產(chǎn)車間里，特別是在全自動(dòng)橋殼生產(chǎn)線上，都對(duì)切削液采用了集中處理的方式。這種處理方式可以有效地解決上述問(wèn)題，并能對(duì)切削液的排放進(jìn)行很好的管理。

切削液集中過(guò)濾系統(tǒng)簡(jiǎn)介

切削液集中過(guò)濾系統(tǒng)可將一條或若干條生產(chǎn)線，都集中在一起進(jìn)行統(tǒng)一處理。切削液集中過(guò)濾系統(tǒng)一般可分為切削液回流系統(tǒng)、集中處理系統(tǒng)、循環(huán)供液系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)四大部分。工作流程為機(jī)床使用后的切削液經(jīng)回流系統(tǒng)進(jìn)入集中處理系統(tǒng)，進(jìn)行預(yù)過(guò)濾、粗過(guò)濾、精密過(guò)濾三個(gè)過(guò)程，潔凈的切削液由泵組通過(guò)管道送給機(jī)床使用，周而復(fù)始，如此循環(huán)。

設(shè)計(jì)要求

某車橋生產(chǎn)企業(yè)為適應(yīng)新的生產(chǎn)需要，全套引進(jìn)了1條全自動(dòng)橋殼加工生產(chǎn)線和1條全自動(dòng)減殼加工生產(chǎn)線。兩條加工生產(chǎn)線共有機(jī)加工設(shè)備22臺(tái)，加工橋殼、減殼均為鑄鐵材質(zhì)，為崩碎型切屑，過(guò)濾后統(tǒng)一回收送至鑄造車間熔煉。機(jī)床切削液供液總量：400m3／h，供液壓力：0.4MPa-0.5MPa。切削液的過(guò)濾精度要求達(dá)到30um。

方案設(shè)計(jì)

切削液回流系統(tǒng)

目前切削液返回處理中心主要有兩種方式：一種是地溝返回，一種是提升泵加空中管路返回。地溝返回形式優(yōu)點(diǎn)在于管理、維護(hù)簡(jiǎn)便，且對(duì)切屑大小無(wú)特殊要求。但是由于機(jī)床排液點(diǎn)與集中處理系統(tǒng)需要形成高差，所以需要將處理中心安置在地坑內(nèi)，這將加大土建工作量和投資，且地溝建好后會(huì)對(duì)生產(chǎn)布局造成諸多限制，不利于以后調(diào)整布局；提升泵加空中管路返回可避免挖地坑，改造也較靈活，但對(duì)于較大切屑需要進(jìn)行預(yù)粉碎，且對(duì)提升泵和返回管網(wǎng)的可靠性要求較高，運(yùn)行維護(hù)成本均較高。綜合考慮，由于本項(xiàng)目為全自動(dòng)線生產(chǎn)，生產(chǎn)路線穩(wěn)定，以后改造可能性不大，為提高車間內(nèi)部生產(chǎn)、管理效率，減少車間內(nèi)部管網(wǎng)，本項(xiàng)目采取地溝返回的形式。地溝的設(shè)計(jì)采用“U”型結(jié)構(gòu)，由3塊鋼板組成，兩側(cè)壁各一塊4mm鋼板，底部為8mm半圓鋼板，焊接而成。地溝支溝寬度400mm，主溝寬度500mm，地溝做成明渠，2％的坡度，上部鋪設(shè)花紋鋼蓋板。為了防止切屑在溝底堆積，地溝內(nèi)部每隔6m設(shè)置一個(gè)沖屑口，沖屑管由供液管引出，壓力達(dá)到0.6MPa以上,以保證切屑被沖走。根據(jù)工藝布置情況設(shè)置，本車間地溝總長(zhǎng)度約120m，需沖屑口20個(gè)，按每個(gè)流量6m3/h計(jì)算，共需120m3／h流量。這部分流量需由供液系統(tǒng)提供，加上機(jī)床所需供液量，系統(tǒng)流量應(yīng)達(dá)到400+120=520m3/h，考慮一定余量，設(shè)計(jì)流量為600m3/h。

集中處理系統(tǒng)

集中處理系統(tǒng)是對(duì)切削液進(jìn)行過(guò)濾、排渣的一整套設(shè)備。切削液流入集中處理系統(tǒng)后將進(jìn)行預(yù)過(guò)濾、粗過(guò)濾、精密過(guò)濾三個(gè)過(guò)程。其中預(yù)過(guò)濾、粗過(guò)濾分別采用鏈板式排屑槽和刮板式沉淀水箱。切削液經(jīng)地溝首先進(jìn)入鏈板式排屑槽，該槽尾部設(shè)有網(wǎng)板，并與刮板式沉淀水箱連接。切削液透過(guò)網(wǎng)板上的網(wǎng)孔流入刮板沉淀水箱，較大切屑則被截留在鉸接鏈板上，鏈板由減速機(jī)帶動(dòng)將切屑輸送出。切削液進(jìn)入刮板式沉淀水箱后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的沉淀，底部的切屑將由鏈條刮板緩慢沿斜坡上升帶出排屑器。刮板排污機(jī)構(gòu)頂部還裝有掃渣板，將每條刮板上的濾渣掃入集渣車，防止濾渣重返水箱。為達(dá)到較好的沉淀效果,沉淀水箱需要不小于系統(tǒng)1分鐘流量的容積。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)容積為4分鐘流量，即容積為600／60x4=40m3。

目前用于切削液過(guò)濾的設(shè)備主要有：重力式紙帶過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾精度30-50um；負(fù)壓式紙帶過(guò)濾機(jī)過(guò)濾精度15-30um；硅藻土過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾精度0.5-5um；旋液分離器，過(guò)濾精度5-50um。其中，旋液分離器過(guò)濾效率較低，硅藻土過(guò)濾機(jī)成本較高，常使用的主要是重力式紙帶過(guò)濾機(jī)和負(fù)壓式紙帶過(guò)濾機(jī)。二者都是通過(guò)無(wú)紡布作為介質(zhì)來(lái)對(duì)切削液進(jìn)行過(guò)濾，區(qū)別在于前者靠液體自身重力進(jìn)行滲透過(guò)濾，后者對(duì)液體通過(guò)抽吸形成負(fù)壓來(lái)進(jìn)行過(guò)濾。由于滲透壓力較大，所以負(fù)壓式紙帶過(guò)濾機(jī)過(guò)濾精度稍高于重力式紙帶過(guò)濾機(jī)，且負(fù)壓式紙帶過(guò)濾機(jī)效率較高，無(wú)紡布的利用率也較高，同時(shí)，其過(guò)濾精度也在本項(xiàng)目要求范圍內(nèi)，所以本項(xiàng)目采用負(fù)壓式紙帶過(guò)濾機(jī)。無(wú)紡布紙帶過(guò)濾機(jī)可全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。切削液在負(fù)壓作用下被過(guò)濾進(jìn)入凈液箱，切屑則留在無(wú)紡布上，通過(guò)對(duì)凈液箱真空度的監(jiān)測(cè)，當(dāng)真空度達(dá)到設(shè)定值，控制系統(tǒng)自動(dòng)將廢布和切屑送入集屑箱，同時(shí)將新無(wú)紡布鋪設(shè)到柵板上。無(wú)紡布紙帶過(guò)濾機(jī)的設(shè)計(jì)要求主要是考慮要達(dá)到需要的過(guò)濾能力。考慮凈液箱中切削液除需提供設(shè)備外，還需供應(yīng)自身周轉(zhuǎn)，所以容積應(yīng)大于沉淀水箱。設(shè)計(jì)凈液箱容積為5分鐘系統(tǒng)流量，則為600／60x5=50m3。

供液系統(tǒng)

供液系統(tǒng)由供液泵、供液總管、供液支管和輸出管組成。根據(jù)系統(tǒng)管道布置情況選擇適當(dāng)流量和揚(yáng)程的泵，同時(shí)必須考慮配有備用泵，以便主泵維修時(shí)系統(tǒng)能照常工作。泵的入口裝有可以人工清理的安全過(guò)濾器，防止切屑進(jìn)入供液系統(tǒng)。泵的出口裝有壓力表和止回閥，泵工作時(shí)可以觀察它的壓力，泵停機(jī)時(shí)防止切削液倒灌。各過(guò)濾供液泵的輸出管按順流方向接入供液總管。總管和支管架空固定在車間鋼立柱上，總管道的下沿在同一平面上。供液支管從總管上沿焊出的彎頭下取液，供液支管與彎頭由法蘭連接。管道選無(wú)縫鋼管，每根長(zhǎng)6m左右，每段焊接連接，供液支管在確定管徑時(shí)滿足2.5m／s～3m／s流速，這個(gè)流速能防止雜質(zhì)顆粒沉淀，又能減少水流阻力和噪聲。輸出管向下通過(guò)手閥和連接管將切削液送入機(jī)床接口。系統(tǒng)供液采用變頻恒壓供水方式，可根據(jù)在管網(wǎng)主管道上設(shè)置的壓力變送器的信號(hào)自動(dòng)調(diào)整供水壓力，使到機(jī)床入口的供液壓力保持在0.4MPa～0.5MPa。

輔助裝置

除上述三大主要系統(tǒng)外，本項(xiàng)目切削液集中過(guò)濾處理系統(tǒng)還設(shè)計(jì)選用了如下裝置：

1)增氧裝置。用于在中轉(zhuǎn)凈液箱、負(fù)壓過(guò)濾機(jī)污液箱及刮板污液箱中用壓縮空氣對(duì)冷卻液進(jìn)行增氧工作，防止冷卻液發(fā)腐變質(zhì)，延長(zhǎng)冷卻液的使用壽命。

2)比重式油水分離裝置。用于將浮油從切削液中分離出來(lái)，油水分離后的切削液流回刮板沉淀槽。

3)自動(dòng)配液系統(tǒng)。用于對(duì)切削液正常消耗時(shí)進(jìn)行補(bǔ)液。切削液自動(dòng)配液系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)原液加注或只加注清水以及按照設(shè)定濃度自動(dòng)實(shí)現(xiàn)切削液的配比。

4)備用儲(chǔ)液箱。用以維修或更換切削液時(shí)作為臨時(shí)存放箱，能實(shí)現(xiàn)切削液在過(guò)濾機(jī)與備用箱之間的自動(dòng)倒液。

5)排污泵系統(tǒng)。負(fù)責(zé)系統(tǒng)換水時(shí)的排污。排污泵在系統(tǒng)非換水時(shí)兼做系統(tǒng)的假日循環(huán)泵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)。

6)控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)由主機(jī)上的各種傳感器及PLC電控柜組成。用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

過(guò)濾介質(zhì)：水基切削液

過(guò)濾精度：30um

設(shè)計(jì)流量：600m3／h，其中沖洗流量180m3／h，機(jī)床供液量：420m3／h

供液壓力：0.5MPa～0.6MPa

系統(tǒng)容量：95m3，其中粗濾箱容積：40m3，精濾箱容積：50m3

周轉(zhuǎn)率R=600／95=6.32

實(shí)際過(guò)濾面積：15.6m2