常见切削液过滤系统的形式

常见切削液过滤系统的形式

发动机工程所 耿艳辉

摘 要本文介绍常见湿式加工系统采用过滤器的形式，以及供液、回液方式，各种不同方式与土建和各公用专业的关系。

关键词 湿式加工 过滤器 供液 回液 公用

在最近的项目中采用湿式加工方案的越来越多，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，采用大量有一定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。从而减少刀具和切屑、工件之间的摩擦，带走切削热，有效提高加工质量、延长刀具使用寿命、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进行集中过滤、处理，废屑集中收集，干净的切削液再统一供给各台加工设备使用。

单机过滤和集中过滤系统各有优势，需要根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

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：

2.2 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：

2.3 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：

2.4 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。

2.5 真空纸带过滤器

2.5.1 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：

2.5.2 真空纸带过滤器特点

2.5.2.1 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，叫做“滤饼”。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使用寿命更长。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。系统需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℃。如果使用进口切削液，再加上科学的保养，