切削液的正確供給、凈化與回收處理,既可提高切削液的使用效果，保證工件加工質(zhì)量译教，又可延長(zhǎng)刀具的使用壽命，降低加工成本押强。文中介紹了它們的新進(jìn)展拖揩。

前言

金屬切削加工過程中，必須合理使用切削液溜棉。切削液的使用效果除與正確地選用切削液的品種和牌號(hào)有關(guān)外丽示，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高切削液的使用效果，而且可降低工件加工表面的粗糙度和提高工件的加工精度肾砂，延長(zhǎng)刀具使用壽命列赎。而使用過的廢切削液中含有大量礦物油料及表面活性劑（乳化劑），過去由于對(duì)它的危害性認(rèn)識(shí)不足镐确，所以都采用直接排放包吝。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源葫。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)诗越，中國(guó)大陸僅機(jī)械工業(yè)廢切削液的日排放量已達(dá)2億多噸。含油污水造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重息堂，大至江河嚷狞、小至溪流，幾乎都受到不同程度的污染荣堰，嚴(yán)重地影響了水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)床未、農(nóng)業(yè)灌溉和人們的生活用水。此外持隧，廢切削液中的表面活性劑由于其作用是使礦物油料高度分散在水中即硼，所以更難清除，而且不少乳化劑有增加致癌物的副作用腕浴，其危害性比分散的油污更為嚴(yán)重圣谴。因此，未經(jīng)處理的廢切削液不得任意排放阅六。廢切削液的回收處理母赶，既符合環(huán)保要求，又可節(jié)約能源芒单，降低生產(chǎn)成本万杉。

切削液供給方法及其改進(jìn)

一、常用供給方法及其改進(jìn)

目前生產(chǎn)中常用的切削液供給方法有澆注法和內(nèi)冷卻法兩種抗躺。前者是利用齒輪泵或低壓泵（0.1～0.2MPa）通過管道和噴嘴將切削液直接澆注到刀具前刀面與切屑和刀具后刀面與工件接觸區(qū)的界面上奸冶。此法最為簡(jiǎn)單，但供液效果差蛀篓，且切削液消耗大卢历。內(nèi)冷卻法多用于油孔鉆、深孔鉆丸爵、噴吸鉆蜒秤、套料刀和單刃鏜鉸刀等孔加工刀具上，需在刀體內(nèi)作出供液孔亚斋，然后將高壓（1～10MPa）作媚、高速的切削液流引入刀體內(nèi)部，射向切削表面，此法的供液效果好纸泡，但需有一套專門的切削液供給系統(tǒng)漂问，使用受到局限。

現(xiàn)在的研究表明弟灼，切削液采用近乎干式切削的“汽束”噴霧冷卻法最為有效级解，而且切削液消耗少，加工成本低田绑。眾所周知勤哗，采用濕式切削時(shí)切削液的使用與回收費(fèi)用在機(jī)械加工中占有相當(dāng)大的比重。據(jù)德國(guó)一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)資料表明掩驱，在高生產(chǎn)率的工業(yè)部門芒划，切削液及其管理費(fèi)用加在一起，要占加工費(fèi)用的16%欧穴，而刀具費(fèi)用僅占4%鼻昼，在與切削液有關(guān)的總費(fèi)用中，有22%是切削液的處理費(fèi)用山椎，而采用干式切削就節(jié)省了這部分的開支吸坐。

圖1 利用“汽束”供給切削液的裝置 1─貯液箱 2、3─過濾器 4徒妒、7痢抹、10─管道 5─集液箱 6─噴嘴 8─箱蓋 9─噴吸器 11─汽閥 12─節(jié)氣閥 13─水管

“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，并以很高的速度噴向切削區(qū)域乘恩，使在該區(qū)域高溫下呈霧化狀的切削液滴很快汽化院籍。由于液體在汽化時(shí)會(huì)吸收大量熱量，因而可使切削區(qū)域內(nèi)的溫度大幅度下降容蕉，同時(shí)切削液還能帶走切削區(qū)域和空間的熱量和粉末衡达，改善作業(yè)環(huán)境。實(shí)踐證明亩当，在使用等量切削液情況下郎抖，“汽束”噴霧冷卻在相同時(shí)間內(nèi)所吸收的熱量是澆注法的1000倍。所以蜓耻，它不但可提高刀具使用壽命杖虾，而且可使切削液的消耗大大減少。據(jù)德國(guó)格林（Guhring）公司試驗(yàn)證實(shí)媒熊，在汽車一些生產(chǎn)線上采用“汽束”噴霧冷卻，每班只需耗用半杯油坟比，并且可用廉價(jià)的工廠派生油芦鳍。“汽束”噴霧冷卻既適用于自動(dòng)生產(chǎn)線上，也適用于一般的金屬切削加工中柠衅。圖1所示為在普通鉆床上利用“汽束”供給切削液的一種裝置皮仁。該裝置由貯液箱1（包括工作部Ⅰ和溢流部Ⅱ）、過濾器2和3菲宴、集液盤5贷祈、噴嘴6、箱蓋8喝峦、噴吸器9势誊、氣閥11、節(jié)氣閥12姚垂、水管13及管道4颊鳄、7和10等組成。工作時(shí)障氛，開動(dòng)氣閥11谤蚌，壓縮空氣將以Pc=0.4MPa的壓力從管路中壓出，產(chǎn)生高壓氣流衫沽。高壓氣流在水管13的上部通過時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓檐鹤，而將切削液從貯液箱中吸出，并擊成霧滴狀酒吠。上述高壓氣流帶著微小液滴的切削液滲透到切削區(qū)冈彭。在高溫下會(huì)迅速汽化，吸收大量的熱量灶逃，從而能有效地降低切削溫度舶舅。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12是用來改變管路中的壓力鬼胸，以便調(diào)整切削液的流量奸闽。而氣閥11則可利用電信號(hào)（通過直流電壓U=24V）操縱。使用表明恢筝，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單哀卫，使用方便。

圖2 靠重力排屑的 “汽束”冷卻鉆削方法

圖2所示為美國(guó)一家汽車制動(dòng)器廠在自動(dòng)生產(chǎn)線上用的一種靠重力排屑的“汽束”冷卻鉆削新方法撬槽。它將工件翻過來安裝此改，采取鉆頭從下往上鉆的方法，使切屑靠重力落下侄柔，同時(shí)利用“汽束”來噴霧冷卻刀具和工件共啃。據(jù)報(bào)道，此法比用切削液高壓沖洗法好暂题，可使刀具有較長(zhǎng)的使用壽命移剪。

據(jù)報(bào)道究珊，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(gè)國(guó)家獲得專利發(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(guó)纵苛、德國(guó)剿涮、日本、和瑞士等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中應(yīng)用攻人。靜電冷卻干切技術(shù)的實(shí)質(zhì)在于向切削區(qū)域輸送經(jīng)過放電處理的空氣取试，它可以在許多情況下取代切削液的使用。在進(jìn)行切削加工時(shí)腋殃，產(chǎn)生的熱電流通過切削區(qū)域馁掺，并導(dǎo)致工件與刀具的硬度降低。在正確選擇裝置工作規(guī)范情況下的炫，可減小通過刀具的電流（可減至零）吐捞，而擴(kuò)大通過工件的電流（擴(kuò)大一倍）。這樣蜕裳，便可減小刀具硬度的降低吹蜡，加大工件被切削層硬度的下降，從而可提高刀具的壽命（可提高1.5～4倍）和改善工件加工表面的質(zhì)量呈锣。在切削不銹鋼和鈦合金等難加工材料時(shí)锤衡，這一效果尤為顯著。

二秒准、切削液集中供給方法

目前一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已有將切削液采用集中供給的方式试郎。所謂集中供給就是將多臺(tái)濕式加工的、相同的切削方式和材料的供役，每臺(tái)機(jī)床上各自獨(dú)立的切削液供給裝置泻帮，合并為一個(gè)供給系統(tǒng)，如圖3所示计寇。

圖3 切削液集中供給示意圖 L─切削液集中供給凈化裝置 L1─含雜質(zhì)切削液流 L2凈化切削液流 C─內(nèi)循環(huán) 　M1锣杂、M2…Mn─機(jī)床

集中供液由于采用了大循環(huán)、大流量番宁、大行程液體回流元莫，所以切削液的熱量散發(fā)快，供液系統(tǒng)溫度低蝶押，并且在周末和節(jié)假日等停工期間還設(shè)有內(nèi)循環(huán)（見圖3中C回路）踱蠢，使大流量的切削液能不間斷地流動(dòng)，有效地抑制了細(xì)菌的生長(zhǎng)棋电，同時(shí)也易于對(duì)切削液的性能指標(biāo)（如PH酸堿值茎截、濃度以及泡沫等）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，確保切削液的質(zhì)量赶盔。此外稼虎，集中供液也便于污液的集中凈化處理衅檀，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。中國(guó)上海大眾汽車有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)廠對(duì)切削液采用集中供液后敬挂，使切削液的平均壽命比單機(jī)分散供液時(shí)提高了2.5倍，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益匣酸。但集中供液一次性投入的成本較高永韭。

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(rèn)為卡撤，只有在精密加工徊押，例如滾壓和研磨時(shí)，才須使用經(jīng)過精細(xì)過濾凈化的切削液企亮，但近幾年來研究表明呢旋，如將切削液中的雜質(zhì)（如碎屑、砂輪粉末等）從40μm降低到10μm讶里，刀具耐用度可延長(zhǎng)1～3倍奸先。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)谆精，當(dāng)其尺寸小于20μm币芽，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(duì)金屬切削加工有著不可低估的影響浮笔，因?yàn)樵谇邢骷庸r(shí)西设，它們將進(jìn)入到刀具前刀面與切屑以及刀具后刀面與工件接觸區(qū)的界面上，由此而產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦答朋，使切削溫度增加贷揽，并使刀具耐用度大大降低，同時(shí)使加工表面質(zhì)量變差梦碗。因此禽绪，目前的研究認(rèn)為，無論是精密加工叉弦，還是在鉆削丐一、擴(kuò)孔、鉸孔和鏜孔等普通加工中淹冰，為了提高刀具耐用度和可靠性库车，改善零件加工質(zhì)量，均應(yīng)使用凈化的切削液樱拴。此外柠衍，清潔的切削液還可防止微生物的生長(zhǎng)。

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

二旷程、切削液凈化處理裝置

圖4所示是切削液的一種多級(jí)過濾凈化裝置甩卷，它不僅制造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊起衫，并且過濾效果好劝薄，能保證切削液有較高的清潔度。

圖4 切削液的多級(jí)過濾裝置 1和8─控制閥 2和5─旋渦分離器 3─溢流閥 4─密封箱 6 ─液壓泵 7─貯液箱 9─管路10─磁性分離器 11─過濾箱 12─回收器

該裝置由液壓泵6洪灯、旋渦分離器2和5（粗濾5坎缭，精濾2）、磁性分離器10签钩、高壓密封箱4掏呼、過濾箱11、貯液箱7铅檩、溢流閥3憎夷、以及控制閥1和8等組成。工作時(shí)昧旨，液壓泵6將切削液從貯液箱7內(nèi)抽出并壓入到第一級(jí)旋渦分離器5內(nèi)拾给，使切削液中10～25μm的雜質(zhì)被分離出來，然后充滿整個(gè)密封箱4并使箱內(nèi)產(chǎn)生高壓兔沃。當(dāng)壓力達(dá)到一定值后蒋得，切削液被壓入到第二級(jí)旋渦分離器2內(nèi)，進(jìn)行精濾凈化處理乒疏，并將5～10μm的細(xì)小微粒分離出來额衙。經(jīng)過上述凈化處理后的切削液便可引向機(jī)床工作區(qū)使用。而使用過的含雜質(zhì)較多的切削液善薪，以及從旋渦分離器2和5中產(chǎn)生的沉淀物則通過回收器12的錐體流入到過濾箱11內(nèi)氛拜。經(jīng)過磁性分離處理，將其中含有切屑的雜質(zhì)進(jìn)行初步處理由瞒，然后再流回到貯液箱7內(nèi)繼續(xù)使用子钾。使用中即贰，如需暫時(shí)切斷切削液的供給（例如要更換加工零件），只要關(guān)閉控制閥团弧，切削液就會(huì)通過溢流閥3而流回到貯液箱7內(nèi)疲籍，使整個(gè)過濾凈化系統(tǒng)不中斷工作。

圖5所示是俄羅斯研制出的一種利用轉(zhuǎn)子－定子系統(tǒng)作為基礎(chǔ)的切削液凈化處理裝置（俄羅斯專利發(fā)明號(hào)NO1503895）胃肖，其原理是根據(jù)流動(dòng)的切削液在通過變截面的孔時(shí)具有較大壓力降和速度梯度聲空現(xiàn)象吸自，它能獲得高度彌散細(xì)小的切削液，切削液中的微粱布ぃ可破碎成0.8～1.2μm。據(jù)稱给庶，這是目前凈化切削液最有效的一種裝置贿汞。

圖5 轉(zhuǎn)子─定子式切削液凈化處理裝置 1─本體 2─渦流工作室內(nèi) 3─信道口 4─定子 5─轉(zhuǎn)子 6─小孔 7─進(jìn)口管 8─出口管

該裝置由本體1、定子4和轉(zhuǎn)子5等組成耸黑。工作時(shí)桃煎，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(jìn)口管7進(jìn)入到不斷回轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子5的內(nèi)腔，形成了較大的柱滴大刊，在液流壓力和轉(zhuǎn)子盤所產(chǎn)生的離心力作用下为迈，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6急速流向定子的信道孔3內(nèi)缺菌，同時(shí)部分液流則進(jìn)入到定子和轉(zhuǎn)子組成的徑向間隙8內(nèi)葫辐，而將5～20μm細(xì)小微粒分離出來。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速很高（達(dá)3000r/min）伴郁，所以從定子信道孔中噴出的液流形成一股強(qiáng)烈的螺旋形渦流耿战，并集中在本體和定子所組成的渦流工作室2內(nèi)。此外焊傅，因?yàn)楦咚倩剞D(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子還能周期性地堵塞住定子4的進(jìn)液信道孔3剂陡，從而達(dá)到脈動(dòng)供給切削液的要求，起激振破碎的作用狐胎，促使切削液中微粒進(jìn)一步分裂鸭栖，故最終從渦流工作室2的出口端流出的切削液將是高度彌散細(xì)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(jī)床工作區(qū)使用粮按。

切削液中油料的回收處理

圖6 甩油盤式油料回收裝置 1─傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 2─甩油盤 3─活塞泵4─容器 5─油罐 6─斜槽 圖7 電子浮選法回收油料的裝置 1─貯液箱 2─貯油罐 3─電子浮選裝置 4─超濾裝置 5忽浓、7─循環(huán)容器 6─液壓泵 8─沉淀物

使用過的廢切削液中含有大量礦物油料，例如配制一噸乳化油需用機(jī)械油600～800kg晌箍。為了節(jié)約能源肉敏，必須回收處理。由于油一般都是懸浮在切削液的液面上剿恬，故可采用圖6所示裝置進(jìn)行回收索击。它是利用浸在液體中旋轉(zhuǎn)著的甩油盤2來實(shí)現(xiàn)的隧帜。浮油黏附在盤上，利用刮板把油刮下來并沿著斜槽6流聚到油罐5中邢侵，然后用活塞泵3再將油從罐5中抽出并輸送到容器4中豫柿，甩油盤的旋轉(zhuǎn)是通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1來實(shí)現(xiàn)的。

圖7所示為從使用過的廢乳化液中回收油料的一種裝置版鳞。它是由貯液箱1剧灰、貯油罐2、電子浮選裝置3程腹、管狀超濾器（超級(jí)濾網(wǎng)）4匣吊、液壓泵6、以及循環(huán)容器5和7等組成寸潦。工作時(shí)色鸳，將使用過的乳化液通入到貯液箱1內(nèi)，在箱內(nèi)應(yīng)加入少量的破乳劑见转，以去除乳化液中的表面活性物質(zhì)（乳化劑）命雀，破壞乳化液的穩(wěn)定性，促使油水分離斩箫。部分懸浮在貯液箱表面上的油層導(dǎo)入到貯油罐2內(nèi)吏砂，經(jīng)處理后的大部分乳化液進(jìn)入循環(huán)容器7內(nèi)，部分乳化液則由液壓泵6輸送到超濾裝置4內(nèi)乘客，經(jīng)過半滲透的薄膜進(jìn)行超濾狐血。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5內(nèi)，以供再循環(huán)使用或排到工廠凈化池中去寨典，而油等高分子物質(zhì)則送入到電子浮選裝置3內(nèi)氛雪。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2內(nèi)備用耸成。而電子浮選裝置中另一部分液體則仍流回循環(huán)容器7繼續(xù)循環(huán)處理灶昏。采用這種裝置經(jīng)過6～8小時(shí)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)品台泥，例如可提供給建材部門作為多孔燒結(jié)粘土的原料言雀，也可代替重油或在燃料燃燒時(shí)作為添加的輔助原料。
戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所高級(jí)工程師　葉毅　淮陰工學(xué)院教授　葉偉昌

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