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煙臺云帆過濾系統(tǒng)有限公司
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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、磨等典型機械加工工藝，切削液的使用不可少。國內(nèi)車橋生產(chǎn)企業(yè)的加工設備多為加工中心+專用機床+通用機床為主，切削液一般是單獨進行過濾處理。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)每一臺機床都需配備一套切削液分離循環(huán)系統(tǒng)，增加設備生產(chǎn)費用和維護成本；
2)每套分離系統(tǒng)均需占用一定的廠房面積，造成廠房內(nèi)有效面積的浪費；
3)在廠房內(nèi)利用泵組進行切削液循環(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，其他通用機床卻需要采用人工運輸或泵管輸送的形式進行處理，造成車間生產(chǎn)管理上的混亂。
在國外的現(xiàn)代化生產(chǎn)車間里，特別是在全自動橋殼生產(chǎn)線上，都對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題，并能對切削液的排放進行很好的管理。
切削液集中過濾系統(tǒng)簡介
切削液集中過濾系統(tǒng)可將一條或若干條生產(chǎn)線，都集中在一起進行統(tǒng)一處理。切削液集中過濾系統(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。工作流程為機床使用后的切削液經(jīng)回流系統(tǒng)進入集中處理系統(tǒng)，進行預過濾、粗過濾、精密過濾三個過程，潔凈的切削液由泵組通過管道送給機床使用，周而復始，如此循環(huán)。
設計要求
某車橋生產(chǎn)企業(yè)為適應新的生產(chǎn)需要，全套引進了1條全自動橋殼加工生產(chǎn)線和1條全自動減殼加工生產(chǎn)線。兩條加工生產(chǎn)線共有機加工設備22臺，加工橋殼、減殼均為鑄鐵材質(zhì)，為崩碎型切屑，過濾后統(tǒng)一回收送至鑄造車間熔煉。機床切削液供液總量：400m3／h，供液壓力：0.4MPa-0.5MPa。切削液的過濾精度要求達到30um。
方案設計
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)點在于管理、維護簡便，且對切屑大小無特殊要求。但是由于機床排液點與集中處理系統(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，且地溝建好后會對生產(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，但對于較大切屑需要進行預粉碎，且對提升泵和返回管網(wǎng)的可靠性要求較高，運行維護成本均較高。綜合考慮，由于本項目為全自動線生產(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)，本項目采取地溝返回的形式。地溝的設計采用“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設置一個沖屑口，沖屑管由供液管引出，壓力達到0.6MPa以上,以保證切屑被沖走。根據(jù)工藝布置情況設置，本車間地溝總長度約120m，需沖屑口20個，按每個流量6m3/h計算，共需120m3／h流量。這部分流量需由供液系統(tǒng)提供，加上機床所需供液量，系統(tǒng)流量應達到400+120=520m3/h，考慮一定余量，設計流量為600m3/h。
集中處理系統(tǒng)
集中處理系統(tǒng)是對切削液進行過濾、排渣的一整套設備。切削液流入集中處理系統(tǒng)后將進行預過濾、粗過濾、精密過濾三個過程。其中預過濾、粗過濾分別采用鏈板式排屑槽和刮板式沉淀水箱。切削液經(jīng)地溝首先進入鏈板式排屑槽，該槽尾部設有網(wǎng)板，并與刮板式沉淀水箱連接。切削液透過網(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，鏈板由減速機帶動將切屑輸送出。切削液進入刮板式沉淀水箱后，經(jīng)過一定時間的沉淀，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)設計容積為4分鐘流量，即容積為600／60x4=40m3。
目前用于切削液過濾的設備主要有：重力式紙帶過濾機，過濾精度30-50um；負壓式紙帶過濾機過濾精度15-30um；硅藻土過濾機，過濾精度0.5-5um；旋液分離器，過濾精度5-50um。其中，旋液分離器過濾效率較低，硅藻土過濾機成本較高，常使用的主要是重力式紙帶過濾機和負壓式紙帶過濾機。二者都是通過無紡布作為介質(zhì)來對切削液進行過濾，區(qū)別在于前者靠液體自身重力進行滲透過濾，后者對液體通過抽吸形成負壓來進行過濾。由于滲透壓力較大，所以負壓式紙帶過濾機過濾精度稍高于重力式紙帶過濾機，且負壓式紙帶過濾機效率較高，無紡布的利用率也較高，同時，其過濾精度也在本項目要求范圍內(nèi)，所以本項目采用負壓式紙帶過濾機。無紡布紙帶過濾機可全程實現(xiàn)自動化。切削液在負壓作用下被過濾進入凈液箱，切屑則留在無紡布上，通過對凈液箱真空度的監(jiān)測，當真空度達到設定值，控制系統(tǒng)自動將廢布和切屑送入集屑箱，同時將新無紡布鋪設到柵板上。無紡布紙帶過濾機的設計要求主要是考慮要達到需要的過濾能力。考慮凈液箱中切削液除需提供設備外，還需供應自身周轉(zhuǎn)，所以容積應大于沉淀水箱。設計凈液箱容積為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流量和揚程的泵，同時必須考慮配有備用泵，以便主泵維修時系統(tǒng)能照常工作。泵的入口裝有可以人工清理的安全過濾器，防止切屑進入供液系統(tǒng)。泵的出口裝有壓力表和止回閥，泵工作時可以觀察它的壓力，泵停機時防止切削液倒灌。各過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。管道選無縫鋼管，每根長6m左右，每段焊接連接，供液支管在確定管徑時滿足2.5m／s～3m／s流速，這個流速能防止雜質(zhì)顆粒沉淀，又能減少水流阻力和噪聲。輸出管向下通過手閥和連接管將切削液送入機床接口。系統(tǒng)供液采用變頻恒壓供水方式，可根據(jù)在管網(wǎng)主管道上設置的壓力變送器的信號自動調(diào)整供水壓力，使到機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，本項目切削液集中過濾處理系統(tǒng)還設計選用了如下裝置：
1)增氧裝置。用于在中轉(zhuǎn)凈液箱、負壓過濾機污液箱及刮板污液箱中用壓縮空氣對冷卻液進行增氧工作，防止冷卻液發(fā)腐變質(zhì)，延長冷卻液的使用壽命。
2)比重式油水分離裝置。用于將浮油從切削液中分離出來，油水分離后的切削液流回刮板沉淀槽。
3)自動配液系統(tǒng)。用于對切削液正常消耗時進行補液。切削液自動配液系統(tǒng)可以實現(xiàn)原液加注或只加注清水以及按照設定濃度自動實現(xiàn)切削液的配比。
4)備用儲液箱。用以維修或更換切削液時作為臨時存放箱，能實現(xiàn)切削液在過濾機與備用箱之間的自動倒液。
5)排污泵系統(tǒng)。負責系統(tǒng)換水時的排污。排污泵在系統(tǒng)非換水時兼做系統(tǒng)的假日循環(huán)泵，實現(xiàn)系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)。
6)控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)由主機上的各種傳感器及PLC電控柜組成。用于對整個系統(tǒng)進行控制。
系統(tǒng)主要設計參數(shù)
過濾介質(zhì)：水基切削液
過濾精度：30um
設計流量：600m3／h，其中沖洗流量180m3／h，機床供液量：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
實際過濾面積：15.6m2
