軸承加工磨削液的使用維護(hù)及過濾凈化

磨削加工是軸承機(jī)械加工的最后工序，對(duì)軸承成品的精度、性能和使用壽命有直接影響，而加工過程中冷卻液對(duì)于防止工件燒傷、改善工件表面精度和粗糙度、提高工件及機(jī)床的防銹能力、延長(zhǎng)刀具和機(jī)床的使用壽命有著非常重要的作用。因此合理使用和維護(hù)磨削液在軸承加工過程中至關(guān)重要。
1. 切削液的作用
    在軸承加工過程中采用濕式加工，可以大大提高刀具切削能力和使用壽命，提高產(chǎn)品精度，降低廢品率。濕式加工采用切削液的主要優(yōu)點(diǎn)是
1） 潤(rùn)滑作用：切削液可以潤(rùn)滑刀具，提高刀具的切削能力；
2） 冷卻作用：一定流量的切削液，可以將切削熱帶走，從而降低了刀具的溫度；
3） 沖屑作用：切屑液可以將切屑沖刷掉，掉入排屑溝排走，同時(shí)溝槽內(nèi)排屑也可以用切削液來實(shí)現(xiàn)水力排屑；
4） 提高工件表面粗糙度：切削液將加工面的鐵屑沖走，鐵屑不致劃傷加工面，從而提高了粗糙度；
5） 減少銹蝕：選用合適的切削液，可以防止工件、機(jī)床導(dǎo)軌的銹蝕；
2. 切削液的合理使用
    切削液按成份大致可以分為油基切削液和水基切削液兩大類。油基切削液如軸承廠的超精加工使用的以煤油為主添加少量機(jī)械油的切削液。油基切削液通過加工部位后一般只含有磨粒、切屑等固體雜質(zhì)，實(shí)用中只需要分離掉固體雜質(zhì)就能獲得清潔的切削液，因此其處理相對(duì)比較簡(jiǎn)單。另一類是水基切削液，以乳化液為代表，在乳化液中細(xì)微的油滴高度分散地分布在水中，乳化液中還含有各種表面活性劑及防銹劑等添加劑。乳化液通過加工部位后除含有磨粒、切屑等固體雜質(zhì)外，還容易滋生微生物。微生物包括細(xì)菌、霉菌、真菌等，這些都是影響乳化液品質(zhì)的主要因素，正常的乳化液含菌量不超過1000個(gè)/mg，當(dāng)含菌量達(dá)到10000～100000個(gè)/mg時(shí)，乳化液就會(huì)變黑發(fā)臭，冷卻潤(rùn)滑效果迅速下降，發(fā)出令人不愉快的氣味，腐蝕設(shè)備，甚至菌體會(huì)將過濾器堵塞，這時(shí)必須更換全部乳化液并徹底清洗循環(huán)系統(tǒng)。
3. 細(xì)菌在切削液中滋生的機(jī)理
    乳化液中的細(xì)菌可以分為親氧菌和厭氧菌兩類。其中厭氧菌是造成乳化液黑臭的罪魁禍?zhǔn)�。乳化液中總是含有一定量的不溶氧，因此總有親氧菌在這種環(huán)境下繁殖生長(zhǎng)，同時(shí)消耗掉乳化液中的不溶氧，造成水體缺氧，這時(shí)厭氧菌就會(huì)趁機(jī)繁衍增生，厭氧菌以乳化液中的有機(jī)成分和鹽類為營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)分解出氨、硫化氫等難聞刺鼻的氣體，厭氧菌分解出的有機(jī)酸使乳化液的PH值下降并與鐵反應(yīng)，使乳化液呈現(xiàn)出灰黑色，這一過程在一定溫度和一定雜質(zhì)量的“死水”環(huán)境中進(jìn)行的相當(dāng)快，乳化液處理系統(tǒng)的目的就是要設(shè)法延緩這一過程。
4. 切削液的使用和維護(hù)
4.1配置（稀釋）
    切削液的配置就是按一定比例加水稀釋。水基切削液特別是乳化液在稀釋時(shí)注意以下幾點(diǎn)：
1)水質(zhì)
    一般情況下不宜使用超過推薦硬度的水，因?yàn)楦哂捕鹊乃�中所含有的鈣、鎂離子會(huì)使陰離子表面活性劑失效，乳液分解，出現(xiàn)不溶于水的金屬皂。即使乳化液是用非離子表面活性劑制成，大量的金屬離子也可以使膠束聚集，從而影響乳化液的穩(wěn)定。太軟的水也不宜使用，用太軟的水配置的乳化液在使用過程中易產(chǎn)生大量泡沫。
2)稀釋
    切削液的稀釋關(guān)系到乳化液的穩(wěn)定。切削液使用前，要先確定稀釋的比例和所需乳化液的體積，然后算出所使用切削液原液量和水量。在稀釋時(shí)，要選取潔凈的容器，將所需的全部水倒入容器內(nèi)，然后在低速攪拌下加入原液，配置時(shí)，原液的加入速度以不出現(xiàn)未乳化原液為準(zhǔn)。注意原液和水的加入程序不能顛倒。
4.2維護(hù)
    延長(zhǎng)乳化液的使用壽命除了選擇合適的冷卻液的質(zhì)量和合理使用外，切削液的維護(hù)也是非常重要的因素。切削液的維護(hù)工作主要包括以下幾項(xiàng)：
⑴ 確保液體循環(huán)線路的暢通 及時(shí)排除循環(huán)線路的金屬屑、金屬粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪灰等，以免造成堵塞。
⑵ 抑菌 切削液（特別是乳化液）抑菌生長(zhǎng)至關(guān)重要，在切削液的使用過程中，要定期檢查細(xì)菌含量，及時(shí)采取相應(yīng)措施。
⑶ 凈化 要及時(shí)除掉切削液中的金屬粉末等切屑及飄浮油，消除細(xì)菌滋生環(huán)境。
⑷ 定時(shí)檢查切削液PH值，有較大變化，及時(shí)采取相應(yīng)措施。
⑸ 及時(shí)補(bǔ)加切削液，由于切削液在循環(huán)使用過程中因飛濺、霧化、蒸發(fā)以及加工材料和切屑的攜帶，會(huì)不斷消耗，因此要及時(shí)補(bǔ)加新液，以滿足系統(tǒng)的循環(huán)液總量不變。
5. 切削液的凈化
    切削液的過濾凈化即將切削液中一定比例、相對(duì)較大的固體顆粒，從切削液中去除的過程。經(jīng)過過濾凈化后的切削液能夠再用于機(jī)械加工中達(dá)到循環(huán)使用的目的。對(duì)切削液過濾凈化的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1） 延長(zhǎng)切削液的更換周期：根據(jù)我廠的實(shí)踐證明，經(jīng)過濾凈化后的切削液的更換周期可以大大加長(zhǎng)。
2） 提高刀具及砂輪的使用壽命：近幾年的研究表明，如將切削液中的雜質(zhì)（如碎屑、砂輪粉末等）從40μm降低到10μm以下，刀具（或砂輪）壽命可延長(zhǎng)1-3倍。
3） 提高工件表面粗糙度，降低廢品率。
4） 延長(zhǎng)管路及泵組使用壽命，切削液中的固體顆粒等切屑會(huì)加速管路及泵等部件的磨損。
6. 切削液的過濾凈化型式
    對(duì)切削液的過濾凈化大致可以分為過濾和分離兩大類，但在實(shí)際生產(chǎn)中常將他們結(jié)合使用。
6.1 分離裝置：
1） 沉淀箱 如圖1，在沉淀箱內(nèi)設(shè)有隔除懸浮污物和浮油的分離擋板和隔板，切屑和固體污物則沉淀于箱底。經(jīng)沉淀和隔離浮懸物和浮油的凈化液，流過隔板上方流入沉淀箱的凈液存儲(chǔ)部分。這種裝置適用于凈化各種切削液的切屑和磨屑，特別適應(yīng)切屑大和比重大的切屑分離。圖2是另一種沉淀箱，它帶有刮板鏈，可將沉淀于箱底的細(xì)切屑和固體污物刮出箱外，落入污物箱。它適合于水基切削液的集中冷卻系統(tǒng)，特別適合于凈化磨削鑄鐵時(shí)的磨削液，沉淀箱對(duì)切屑細(xì)末、細(xì)粒子和高粘度的切削油的分離效果不好。

圖1 沉淀箱

圖2 刮板式沉淀箱

2）磁性分離器：磁性分離器早已應(yīng)用于磨削加工過程凈化磨削液，它利用磁性吸附原理，依靠連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的磁鼓清除鐵屑和其他導(dǎo)磁金屬末。分離過程：當(dāng)臟的磨削液流過緩慢旋轉(zhuǎn)的磁鼓吸附區(qū)域時(shí)，在磁場(chǎng)作用下磁性的固體粒子被磁化，吸附到磁鼓表面，并被帶出磨削液流動(dòng)區(qū)，經(jīng)橡膠壓輥擠壓脫水，然后依靠貼著磁鼓的刮板把磁鼓上的磨屑刮下。這種磁性分離器在分離出磁性的固體顆粒的同時(shí)，也能清除部分其他非磁性雜質(zhì)。磁性分離器見圖3。它適用于乳化液、水基合成液和低粘度切削油的凈化。

圖3 磁性分離器

3）離心分離器：離心式分離器是依據(jù)冷卻潤(rùn)滑液和切屑的比重差，通過分離器的高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力來分離切屑的。同樣依據(jù)不同液體的比重差來分離油和水。其凈化過程是帶細(xì)末粒子的冷卻潤(rùn)滑液由污液管進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部，并隨轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)，靠旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力，促使細(xì)末粒子拋向壁周，凈液由頂部溢出。當(dāng)分離器轉(zhuǎn)子內(nèi)部切屑積聚過多時(shí)，要停止過濾，清理轉(zhuǎn)子。分離器的性能是由其回轉(zhuǎn)數(shù)、回轉(zhuǎn)半徑所決定.手動(dòng)卸料和半自動(dòng)卸料離心分離器可用于乳化液、合成液及低粘度切削油的凈化。離心式分離器分離精度高，但高速回轉(zhuǎn)易發(fā)生氣泡，故不適合大容量分離。

圖4 離心分離器

4）渦旋分離器：它能分離出切屑細(xì)末和細(xì)粒子，但不能分離出輕的污物和浮油。渦旋分離器原理如圖5。其凈化過程是：帶細(xì)末粒子的冷卻潤(rùn)滑液沿著圓柱段內(nèi)壁切向壓入，并在圓柱段充分旋轉(zhuǎn)，順著內(nèi)壁盤旋而下進(jìn)入圓錐段分離區(qū)，在分離區(qū)其盤旋強(qiáng)度愈往下愈快，靠盤旋而產(chǎn)生的離心力，促使細(xì)末粒子拋向壁周，而后細(xì)末粒子順著內(nèi)壁下落，由底流口流出。作用于細(xì)末粒子的離心力往往大于細(xì)末粒子身重量的幾倍至幾十倍，所以細(xì)末粒子很易拋出。圓錐體中心由于盤旋而形成一個(gè)空氣柱，并在此相鄰處出現(xiàn)低壓區(qū)，促使凈化過的切削液上升，由頂端的溢流口流出。這種分離器一般供給壓力為0.25~0.4Mpa，出口壓力為0.04~0.06Mpa。用來分離含切屑量大或含大切屑的切液時(shí)，為了防止圓錐體底流口被堵塞，必須預(yù)先把切削液作重力沉淀或磁性分離處理后才能進(jìn)行。這種分離器適用于高速磨削、強(qiáng)力磨削、一般精磨加工中凈化合成液、乳化液和低粘度油基切削液。

圖5 渦旋分離器

各種沉淀箱和分離器在選擇時(shí)可以合并使用以提高凈化率和凈化程度，例如沉淀箱與磁性分離器并用，可以清除浮油、磨屑、切屑和砂輪末，磁性分離器、沉淀箱和渦旋分離器串聯(lián)使用，可獲得10μm左右的精度。但這種方式只適合單機(jī)小流量的工況，處理量一般不大。
6.2 過濾裝置
1） 重力式紙帶過濾機(jī) 如圖6，用于軸承磨削加工中對(duì)磨削液凈化處理的單機(jī)循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用磁性分離器與重力式紙帶過濾機(jī)，過濾機(jī)過濾介質(zhì)采用無紡布，過濾精度20μm。來自機(jī)床的污液自然回流至磁性分離器，經(jīng)過磁性分離器的初級(jí)過濾，其中大部分磁性顆粒被吸附出來，然后由磁性分離器出水口流入過濾機(jī)帶漏網(wǎng)的接水盤中，并流到過濾紙上，過濾紙鋪設(shè)在輸送網(wǎng)上，輸送網(wǎng)根據(jù)液位開關(guān)的開關(guān)信號(hào)自動(dòng)輸送污紙。乳化液經(jīng)過過濾紙進(jìn)入過濾機(jī)下部的凈水箱，而雜質(zhì)和污油則被截留到過濾紙上表面。當(dāng)過濾紙被堵塞后，液位開關(guān)的浮球升起，接通液位開關(guān)，驅(qū)動(dòng)輸送鏈網(wǎng)輸出臟紙，同時(shí)走入新紙，濾紙上面的液面很快下降，浮球復(fù)位，走紙結(jié)束，濾紙和濾渣落入污紙箱。該系統(tǒng)可以自動(dòng)獨(dú)立控制，操作簡(jiǎn)單易行，應(yīng)用最為廣泛，過濾精度根據(jù)濾紙的選擇而定，我公司生產(chǎn)的該系列過濾機(jī)規(guī)格有25L/min~2000L/min。

圖6 重力式紙帶過濾機(jī)

2） 平床紙帶過濾機(jī)（正壓紙帶過濾機(jī)）
    正壓式平床過濾機(jī)本體由活動(dòng)的上箱體和固定的下箱體組成。我公司生產(chǎn)的平床紙帶過濾機(jī)各部分結(jié)構(gòu)名稱如圖7所示。上箱體與兩個(gè)油缸連接，可垂直升降。工作時(shí)由油缸或氣缸夾緊。上箱體與下箱體之間有濾紙和金屬鋼帶，鋼帶有支撐和輸送濾紙的作用。過濾機(jī)上箱體和下箱體結(jié)合處裝橡膠密封件。工作時(shí)，污浮液以一定壓力經(jīng)管道進(jìn)入上箱體，污浮液中的顆粒雜質(zhì)被濾紙截留，過濾后的凈液體收集到凈液箱。當(dāng)濾紙使用一段時(shí)間后，浮液的通過能力降低，內(nèi)壓升高到一定程度時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)切斷乳液的輸入，通過壓縮空氣，將上箱體中乳液驅(qū)除，經(jīng)過一段設(shè)定時(shí)間，油缸將上箱體升起，過濾網(wǎng)帶做水平移動(dòng)，輸入新紙，然后上箱體壓下閉合，開始下一循環(huán)周期。整個(gè)控制過程由PLC控制完成預(yù)定動(dòng)作，控制方式有壓力控制和時(shí)間控制可供選擇，實(shí)現(xiàn)連續(xù)過濾，可調(diào)預(yù)設(shè)值并自動(dòng)換紙。

圖7 平床紙帶過濾機(jī)
1污液入口 2 入口自動(dòng)控制閥門 3 柔性軟管 4 過濾網(wǎng)帶 5 氣囊 6 上箱體 7 下箱體 8 凈液出口 9 壓力控制閥門10 集污車 11壓縮空氣入口 12 四位閥門13 污液分配器 14 清洗噴嘴 15 清洗液回流管 16 清洗液收集箱 17 凈液箱

3)負(fù)壓過濾機(jī)
    負(fù)壓過濾機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種過濾形式，負(fù)壓過濾機(jī)又有多種形式。負(fù)壓過濾機(jī)主要有紙帶負(fù)壓過濾機(jī)、霍夫曼負(fù)壓過濾機(jī)等幾種形式。
3.1）紙帶式負(fù)壓過濾機(jī)
    圖8為我公司生產(chǎn)的紙帶負(fù)壓過濾機(jī)。紙帶負(fù)壓過濾機(jī)是一個(gè)大箱體，在箱體的底部有一個(gè)負(fù)壓室，負(fù)壓室上部與臟液箱之間用一個(gè)不銹鋼濾紙支架分開。污液進(jìn)入污液箱后，切削液通過過濾介質(zhì)進(jìn)入負(fù)壓室，泵從負(fù)壓室抽走凈液供給機(jī)床使用。在泵的抽吸作用下，負(fù)壓室會(huì)形成一個(gè)負(fù)壓，加速介質(zhì)的過濾速度，當(dāng)雜質(zhì)在濾紙上堆積形成的“濾餅”，達(dá)到一定厚度時(shí)，負(fù)壓室內(nèi)的真空繼電器會(huì)啟動(dòng)排污刮板驅(qū)動(dòng)濾紙運(yùn)行一段距離，使臟紙走出過濾區(qū)，同時(shí)走入一段新紙，繼續(xù)過濾。紙帶負(fù)壓過濾機(jī)過濾速度快，過濾精度高，對(duì)切削液無要求。

圖8 紙帶負(fù)壓過濾機(jī)

3.2）霍夫曼過濾機(jī)
    污液進(jìn)入過濾介質(zhì)上部，過濾介質(zhì)以金屬排鏈作為托架，使用風(fēng)機(jī)在負(fù)壓室抽吸空氣，從而形成負(fù)壓，迫使切削液通過過濾介質(zhì)，進(jìn)入負(fù)壓室。切削液表面的浮油等雜質(zhì)可以被吹到濾餅?zāi)┒�，隨濾餅一起排出過濾區(qū)。當(dāng)濾餅增厚，阻力增加，負(fù)壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，排鏈拖動(dòng)濾布走出過濾區(qū)，同時(shí)走入新紙，繼續(xù)過濾。整機(jī)由PLC可編程序控制器自動(dòng)控制，具有故障自診斷功能，適合現(xiàn)代無人加工環(huán)境的要求�；舴蚵�過濾機(jī)如圖9所示。

圖9 霍夫曼過濾機(jī)

7)切削液的集中過濾
    切削液的循環(huán)方式有單機(jī)過濾和集中過濾兩種型式。單機(jī)循環(huán)過濾就是每臺(tái)機(jī)床的過濾系統(tǒng)各自獨(dú)立。單機(jī)循環(huán)過濾系統(tǒng)一般是軸承加工機(jī)床出廠時(shí)設(shè)備自帶的，一般比較簡(jiǎn)陋，過濾精度比較低，只能滿足低精度軸承生產(chǎn)要求，不能滿足高精度、低噪音軸承的需要。這種獨(dú)立的過濾循環(huán)方式，一般適合與機(jī)床數(shù)量不多或使用不同切削液的工況。對(duì)于采用濕式加工的大型機(jī)械加工廠，推薦采用集中過濾方式。集中過濾系統(tǒng)是現(xiàn)代濕式加工過濾的趨勢(shì)，與單機(jī)循環(huán)系統(tǒng)相比，集中過濾的優(yōu)越性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1)占地面積�。捍笮图�中過濾系統(tǒng)比單機(jī)過濾相對(duì)占地面積小得多。
2)便于管理：添加切削液時(shí)點(diǎn)數(shù)少，可以減少切削液管理人員，廢切削液可以集中處理，環(huán)境污染小；排出的鐵屑集中，便于運(yùn)輸處理；切削液的使用情況可以集中檢測(cè)。
3)過濾精度容易控制；
4)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
    圖10是典型集中過濾系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)有自動(dòng)配液系統(tǒng)、供液管道、刮板粗過濾、紙帶負(fù)壓過濾機(jī)精過濾、增氧滅菌、浮油清理、供液泵組及電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。切削液由管道通過車間內(nèi)供液管道輸送到機(jī)床或自動(dòng)線，并將切屑沖到回液系統(tǒng)，在壓力噴嘴的作用下，切屑和乳化液經(jīng)過架空管道或地下管道系統(tǒng)回流到過濾系統(tǒng)。在過濾系統(tǒng)中的乳化液先經(jīng)過刮板沉淀槽粗過濾，較大的切屑由刮板輸送機(jī)送到集屑箱內(nèi)，然后乳化液再由負(fù)壓過濾機(jī)精過濾，兩次過濾后的凈液由泵組重新送回到車間。該系統(tǒng)供液泵組采用變頻恒壓供液技術(shù)，保證整個(gè)過濾系統(tǒng)供應(yīng)壓力和流量的穩(wěn)定，當(dāng)車間內(nèi)使用切削液的設(shè)備數(shù)量變化時(shí)，管道中的壓力也產(chǎn)生變化，壓力傳感器就會(huì)發(fā)出信號(hào)，泵組將自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，使車間管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力恒定。配液系統(tǒng)由配液槽與配液泵及相應(yīng)的管道和調(diào)節(jié)閥組成，可根據(jù)設(shè)定的數(shù)值自動(dòng)配液。增氧裝置對(duì)液槽定期增氧，抑制厭氧菌的增長(zhǎng)，有效延長(zhǎng)切削液的使用壽命。除油裝置自動(dòng)清除液面浮油，避免浮油對(duì)切削液的腐蝕。系統(tǒng)設(shè)有液位檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)液位自動(dòng)檢測(cè)，并輸出信號(hào)。設(shè)有自動(dòng)補(bǔ)水功能，對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)水。電氣控制有手動(dòng)／自動(dòng)／半自動(dòng)／假日循環(huán)四中模式，以滿足不同工況下的使用。在廠休及節(jié)假日期間，為防止切削液長(zhǎng)期靜置腐敗，系統(tǒng)增設(shè)再循環(huán)泵，在系統(tǒng)停止運(yùn)行后，在控制面板選擇假日循環(huán)模式，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)再循環(huán)泵，使切削液保持流動(dòng)，可以有效抑制細(xì)菌滋長(zhǎng)，大大延長(zhǎng)切削液的使用壽命，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

    冷卻液集中過濾系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)車間的磨削液進(jìn)行集中供液、集中處理，可以對(duì)冷卻液進(jìn)行集中過濾、除油、增氧、殺菌，實(shí)現(xiàn)對(duì)其濃度、pH 值和菌落數(shù)的控制，從而保證冷卻液不發(fā)生變質(zhì)，延長(zhǎng)冷卻液的使用壽命。冷卻液的集中過濾，循環(huán)使用，在降低生產(chǎn)成本，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善車間工作環(huán)境，減少環(huán)境污染的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢冷卻液的集中處理，從而進(jìn)一步減少對(duì)環(huán)境的污染。重要的是，冷卻液集中過濾系統(tǒng)使冷卻液質(zhì)量長(zhǎng)期穩(wěn)定，保證了軸承套圈磨削加工的需要。
    磨削液集中供應(yīng)與過濾系統(tǒng)具有很大的推廣價(jià)值，一次性投入并不算大，但是資源節(jié)約效果明顯，社會(huì)效應(yīng)好，對(duì)廠房改造要求不高