切削液供給、凈化與回收處理技術(shù)新進展

金屬切削加工過程中，必須合理使用切削液。切削液的使用效果除與正確地選用切削液的品種和牌號有關(guān)外，還與它的供給與凈化處理方法有關(guān)。正確的供給和凈化處理不但可提切削液的使用效果，而且可降低工件加工表面的粗糙度和提工件加工精度，延長使用壽命。而使用過的廢切削液中含有量礦物油料及表面活性劑（乳化劑），過去由于對它的危害性認識不足，所以都采取直接排放。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，這種含油污水的排放量與日俱增。據(jù)不*統(tǒng)計，中國陸僅機械工業(yè)廢切削液的日排放量已達2億多噸。含油污水造成的環(huán)境污染日益嚴重，至江河、小至溪流，幾乎都受到不同程度的污染，嚴重地影響了水生動植物的生長、農(nóng)業(yè)灌溉和人們的生活用水。此外，廢切削液中的表面活性劑由于其作用是使礦物油料度分散在水中，所以更難清除，而且不少乳化劑有增加致癌物的副作用，其危害性分散的油污更為嚴重。因此，未經(jīng)處理的廢切削液不得任意排放。廢切削液的回收處理，既符合環(huán)保要求，又可節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。

切削液供給方法及其改進

一、常用供給方法及其改進

現(xiàn)在的研究表明，切削液采用近乎干式切削的“汽束”噴霧冷卻法zui為有效，而且切削液消耗少，加工成本低。*，采用濕式切削時切削液的使用與回收費用在機械加工中占有相當(dāng)?shù)闹亍?jù)德國一項統(tǒng)計資料表明，在生產(chǎn)率的工業(yè)部門，切削液及其管理費用加在一起，要占加工費用的16%，而費用僅占4%，在與切削液有關(guān)的總費用中，有22%是切削液的處理費用，而采用干式切削就節(jié)省了這部分的開支。

“汽束”噴霧冷卻是以一定壓力（0.3～1.0MPa）的空氣使切削液霧化，并以很的速度噴向切削區(qū)域，使在該區(qū)域溫下呈霧化狀的切削液滴很快汽化。由于液體在汽化時會吸收量熱量，因而可使切削區(qū)域內(nèi)的溫度幅度下降，同時切削液還能帶走切削區(qū)域和空間的熱量和粉末，改善作業(yè)環(huán)境。實踐證明，在使用等量切削液情況下，“汽束”噴霧冷卻在相同時間內(nèi)所吸收的熱量是澆注法的1000。所以，它不但可提使用壽命，而且可使切削液的消耗減少。據(jù)德國格林（Guhring）公司試驗證實，在一些汽車生產(chǎn)線上采用“汽束”噴霧冷卻，每班只需耗用半杯油，并且可使用廉價的工廠派生油。“汽束”噴霧冷卻既適用于自動生產(chǎn)線上，也適用于一般的金屬切削加工中。一種在普通鉆床上利用“汽束”供給切削液的裝置由貯液箱（包括工作部和溢流部）、過濾器、集液盤、噴嘴、箱蓋、噴吸器、氣閥、節(jié)氣閥、水管及管道等組成。工作時，開動氣閥，壓縮空氣將以Pc=0.4MPa的壓力從管路中壓出，產(chǎn)生壓氣流。壓氣流在水管的上部通過時會產(chǎn)生負壓，而將切削液從貯液箱中吸出，并擊成霧滴狀。上述壓氣流帶著微小液滴的切削液滲透到切削區(qū)，在溫下會迅速汽化，吸收量熱量，從而能有效地降低切削溫度。而在集液盤中收集的廢液經(jīng)過濾器過濾后可流回貯液箱繼續(xù)使用。節(jié)氣閥是用來改變管路中的壓力，以便調(diào)整切削液的流量。而氣閥則可利用電信號（通過直流電壓U=24V）操縱。使用表明，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。

美國一家汽車制動器廠在自動生產(chǎn)線上使用一種靠重力排屑的“汽束”冷卻鉆削新方法。它將工件翻過來安裝，采取鉆頭從下往上鉆的方法，使切屑靠重力落下，同時利用“汽束”噴霧冷卻和工件。據(jù)報道，此法用切削液壓沖洗法好，可使有較長的使用壽命。

據(jù)報道，俄羅斯“羅士技術(shù)”科研生產(chǎn)公司已經(jīng)開發(fā)出在30多個獲得發(fā)明的靜電冷卻干式切削（風(fēng)冷的一種）生態(tài)凈化工藝，并已在美國、德國、日本、和瑞士等工業(yè)發(fā)達中應(yīng)用。靜電冷卻干切技術(shù)的實質(zhì)在于向切削區(qū)域輸送經(jīng)過放電處理的空氣，它可以在許多情況下取代切削液的使用。在進行切削加工時，產(chǎn)生的熱電流通過切削區(qū)域，并導(dǎo)致工件與的硬度降低。在正確選擇裝置工作規(guī)范情況下，可減小通過的電流（可減至零），而擴通過工件的電流（擴一）。這樣，便可減小硬度的降低，加工件被切削層硬度的下降，從而可提的壽命（可提1.5～4）和改善工件加工表面的質(zhì)量。在切削不銹鋼和鈦合金等難加工材料時，這一效果尤為顯著。

二、切削液集中供給方法

目前一些工業(yè)發(fā)達已有將切削液采用集中供給的方式。所謂集中供給就是將多臺濕式加工的、相同的切削方式和材料的，每臺機床上各自獨立的切削液供給裝置，合并為一個供給系統(tǒng)。

集中供液由于采用了循環(huán)、流量、行程液體回流，所以切削液的熱量散發(fā)快，供液系統(tǒng)溫度低，并且在周末和節(jié)假日等停工期間還設(shè)有內(nèi)循環(huán)，使流量的切削液能不間斷地流動，有效地抑制了細菌的生長，同時也易于對切削液的性能指標（如PH酸堿值、濃度以及泡沫等）實現(xiàn)自動控制，確保切削液的質(zhì)量。此外，集中供液也便于污液的集中凈化處理，保護生態(tài)環(huán)境。中國上海眾汽車有限公司發(fā)動機廠對切削液采用集中供液后，使切削液的平均壽命單機分散供液時提了2.5，取得了顯著的經(jīng)濟效益。但集中供液一次性投入的成本較。

切削液凈化處理及其裝置

一、切削液凈化重要性及其處理方法

過去人們認為，只有在精密加工，例如滾壓和研磨時，才須使用經(jīng)過精細過濾凈化的切削液，但近幾年來研究表明，如將切削液中的雜質(zhì)（如碎屑、砂輪粉末等）從40μm降低到10μm，耐用度可延長1～3。由于人們的肉眼看不見小于40μm的微粒，所以切削液中的雜質(zhì)，當(dāng)其尺寸小于20μm，尤其是2～10μm的微粒常被人們所忽視，然而這些不可見的雜質(zhì)對金屬切削加工有著不可低估的影響，因為在切削加工時，它們將進入到前刀面與切屑以及后刀面與工件接觸區(qū)的界面上，由此而產(chǎn)生強烈摩擦，使切削溫度增加，并使耐用度降低，同時使加工表面質(zhì)量變差。因此，目前的研究認為，無論是精密加工，還是在鉆削、擴孔、鉸孔和鏜孔等普通加工中，為了提耐用度和可靠性，改善零件加工質(zhì)量，均應(yīng)使用凈化的切削液。此外，清潔的切削液還可防止微生物的生長。

切削液的凈化處理就是將它在工作中帶入的碎屑、砂輪粉末等雜質(zhì)及時去除。常用的凈化方法有：過濾法和分離法。過濾法是使用多孔材料，如銅絲網(wǎng)、布質(zhì)網(wǎng)、泡沫塑料等制成過濾器，以除去在工作時切削液產(chǎn)生的雜質(zhì)；分離法是應(yīng)用重力沉淀、慣性分離、磁性分離等裝置，除去在工作時切削液產(chǎn)生的雜質(zhì)。實際生產(chǎn)中常將幾種方法綜合使用。

二、切削液凈化處理裝置

以一種切削液多級過濾凈化裝置為例，它不僅制造簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，并且過濾效果好，能保證切削液有較的清潔度。該裝置由液壓泵、旋渦分離器（粗濾和精濾）、磁性分離器、壓密封箱、過濾箱、貯液箱、溢流閥、控制閥等組成。工作時，液壓泵將切削液從貯液箱內(nèi)抽出并壓入到*級旋渦分離器內(nèi)，使切削液中10～25μm的雜質(zhì)被分離出來，然后充滿整個密封箱并使箱內(nèi)產(chǎn)生壓。當(dāng)壓力達到一定值后，切削液被壓入到第二級旋渦分離器內(nèi)，進行精濾凈化處理，并將5～10μm的細小微粒分離出來。經(jīng)過上述凈化處理后的切削液便可引向機床工作區(qū)使用。而使用過的含雜質(zhì)較多的切削液，以及從旋渦分離器中產(chǎn)生的沉淀物則通過回收器的錐體流入到過濾箱內(nèi)。經(jīng)過磁性分離處理，將其中含有切屑的雜質(zhì)進行初步處理，然后再流回到貯液箱內(nèi)繼續(xù)使用。使用中，如需暫時切斷切削液的供給（例如要更換加工零件），只要關(guān)閉控制閥，切削液就會通過溢流閥而流回到貯液箱內(nèi)，使整個過濾凈化系統(tǒng)不中斷工作。

俄羅斯出一種利用轉(zhuǎn)子－定子系統(tǒng)作為基礎(chǔ)的切削液凈化處理裝置（俄羅斯發(fā)明號NO1503895），其原理是根據(jù)流動的切削液在通過變截面的孔時具有較壓力降和速度梯度聲空現(xiàn)象，它能獲得度彌散細小的切削液，切削液中的微?？善扑槌?.8～1.2μm。據(jù)稱，這是目前凈化切削液zui有效的一種裝置。

該裝置由本體、定子和轉(zhuǎn)子等組成。工作時，從貯液箱里經(jīng)液壓泵抽上來的切削液被輸送到裝置中或依靠重力經(jīng)裝置中進口管進入到不斷回轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子的內(nèi)腔，形成了較的柱滴，在液流壓力和轉(zhuǎn)子盤所產(chǎn)生的離心力作用下，它們將迅速沿徑向帶走并旋渦分離出粒徑為30～40μm的微粒雜質(zhì)，然而液流穿過轉(zhuǎn)子上的小孔急速流向定子的信道孔內(nèi)，同時部分液流則進入到定子和轉(zhuǎn)子組成的徑向間隙內(nèi)，而將5～20μm細小微粒分離出來。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速很（達3000r/min），所以從定子信道孔中噴出的液流形成一股強烈的螺旋形渦流，并集中在本體和定子所組成的渦流工作室內(nèi)。此外，因為速回轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子還能周期性地堵塞住定子的進液通道孔，從而達到脈動供給切削液的要求，起激振破碎的作用，促使切削液中微粒進一步分裂，故zui終從渦流工作室的出口端流出的切削液將是度彌散細小的潔凈切削液。經(jīng)上述多次旋渦處理過的切削液可引向機床工作區(qū)使用。

切削液中油料的回收處理

使用過的廢切削液中含有量礦物油料，例如配制一噸乳化油需用機械油600～800kg。為了節(jié)約能源，必須回收處理。由于油一般都是懸浮在切削液的液面上，故可采用回收裝置。它是利用浸在液體中旋轉(zhuǎn)著的甩油盤來實現(xiàn)的。浮油黏附在盤上，利用刮板把油刮下來并沿著斜槽流聚到油罐中，然后用活塞泵再將油從罐中抽出并輸送到容器中，甩油盤的旋轉(zhuǎn)是通過傳動機構(gòu)來實現(xiàn)的。

從使用過的廢乳化液中回收油料的一種裝置是由貯液箱、貯油罐、電子浮選裝置、管狀超濾器（超級濾網(wǎng)）、液壓泵、以及循環(huán)容器等組成。工作時，將使用過的乳化液通入到貯液箱內(nèi)，在箱內(nèi)應(yīng)加入少量的破乳劑，以去除乳化液中的表面活性物質(zhì)（乳化劑），破壞乳化液的穩(wěn)定性，促使油水分離。部分懸浮在貯液箱表面上的油層導(dǎo)入到貯油罐內(nèi)，經(jīng)處理后的部分乳化液進入循環(huán)容器內(nèi)，部分乳化液則由液壓泵輸送到超濾裝置內(nèi)，經(jīng)過半滲透的薄膜進行超濾。其中水和被溶解的低分子物質(zhì)可通過薄膜上面的空隙而流入到循環(huán)容器內(nèi)，以供再循環(huán)使用或排到工廠凈化池中去，而油等分子物質(zhì)則送入到電子浮選裝置內(nèi)。其中油料將成懸浮凝結(jié)狀被分離出來，并將它引入到貯油罐內(nèi)備用。而電子浮選裝置中另一部分液體則仍流回循環(huán)容器繼續(xù)循環(huán)處理。采用這種裝置經(jīng)過6～8小時工作循環(huán)即可把使用過的乳化液中油料回收。這些油料可作為工廠輔助產(chǎn)品，例如可提供給建材部門作為多孔燒結(jié)粘土的原料，也可代替重油或在燃料燃燒時作為添加的輔助原料。