切屑液集中处理系统
导语：在机加工大批量生产情况下，发动机零件加工制造过程中与切削液相关的生产成本占据较高并远高于刀具成本。因此，对切削液的长期有效利用是生产制造过程中的重要一环。
切削液（图1）是加工设备工作过程的重要保障之一，可以说没有切削液的润滑冷却作用，高速切削、加工质量和生产效率等目前加工系统的几大因素都无从谈起。切削液起到的重要作用也是有前提的，那就是必须控制其浓度、杂质含量、压力、流量和温度：浓度控制通过专用仪器定时监控，采取补水或补原液的方式就可解决，后四项要素则要依赖切削液集中循环处理系统（以下简称为“集中处理系统”）去保证，尤其是杂质含量和温度。一旦控制不当，不但加工质量大受影响，切削液也会很快腐化变质，经常性换液会造成生产成本大幅提高，长期还可能导致昂贵的加工设备发生锈蚀。
图1
集中处理系统的用途和目标可归纳为：为发动机零件加工生产线各金属切削设备提供符合特定要求（过滤精度、压力、流量和温度）的切削液，从而保证稳定的加工质量；便于生产车间对切削液的集中统一管理；过滤净化切削液，延长切削液的使用寿命，降低生产成本。
集中处理系统针对的被过滤介质一般乳化型切削液，一套完整的系统可包括：真空负压过滤机组，含粗过滤箱、精过滤箱（真空负压，负压度可调节）、净液箱、除油及细小颗粒分离装置、刮屑排渣装置、过滤/供液泵组、切削液温控装置和备用箱等；回液泵/回液箱（罐）；供液/回液管网；切屑甩干装置；切屑整压装置；全自动切削液配置加注系统；切削液再生系统；PLC电气控制系统等。
磁性分离器+自动纸带过滤机组
过滤原理
磁性分离器用于磨床及其他机床冷却液的净化。通过分离器的磁性滚筒把冷却液中的铁屑吸出，使冷却液保持干净。
自动纸带过滤机
纸带过滤机是依靠液体自身的重力透过滤布，隔离杂物，从而达到净化液体目的。传动机构的链条、丝网形成一定的液池深度，滤布铺在链条、丝网上。工作时携有杂质的污液通过水流缓冲装置流到无纺布上时，杂质被滤布隔离形成滤饼，滤饼越来越厚，污液液面上升，浮起液位控制器发讯，减速机启动，拖动滤布，污物及脏布落入脏纸箱，从而实现滤布的自动更换；滤布更新后污液液面下降，减速机停止转动，机器进入下一步过滤循环。过滤后的纯净液体由液泵输送至主机。
过滤介质
常见的过滤介质包括过滤带和过滤滚筒。其中无纺布材料的滤带在欧美国家已逐渐被坚韧、耐腐蚀并可重复使用的尼龙材质循环过滤带所替代。目前系统供应商所提供的过滤介质均可达到30～100mm的过滤精度，完全可满足发动机生产线需要。
采用粗、精二级过滤
粗过滤箱采用沉淀刮板式，精过滤箱采用真空负压过滤方式。经粗滤的切削液由粗过滤箱流向精过滤箱。精过滤箱内的真空负压值可在一定范围内调节。过滤介质的再生（即去除介质表面污物，以便介质的循环使用）功能可依据负压值，时间设定或手动进行再生过程。
除油装置
切削液中含有从加工机床带来的油污，这些都是直接导致切削液变质的污染源，长期高浓度存在将导致切削液中细菌滋生、PH值下降、过滤器堵塞和切削液品质下降等问题，最终造成加工质量下降、臭气污染、切削液变质报废和机床腐蚀等不良后果。因此，要保证切削液质量的长久稳定，必需对这些污染源进行清除。下面是我们运用到的油水分离器（图2）
图2
回液泵/回液箱（罐）
对于采用空中回液的系统，从加工设备流出的含切屑的切削液，需先汇集到回液箱（罐）后由回液泵提升至空中回液干管，方可回流到切削液过滤机组。由于从加工设备流出的切削液中含有大量金属切屑，容易造成提升泵堵塞及叶片磨损，因此对泵的性能提出了考验。目前行业内普遍采用涡流提升泵（Vortex Pump），其原理是涡轮在泵体内旋转，产生“凹形漩涡”现象，称为涡流。特殊的涡流效应叶轮可输送各种混合型液体、含气泡液体，其叶轮材料为含镍耐磨铸铁或特种不锈钢，非常耐磨，可长期免更换。回液泵应优先选用EVA、EGGER和Brinkmann等国际知名品牌。
对于铝合金或钢制零件加工，其切屑往往呈带状、长絮状或卷状，容易在提升泵内发生缠绕，不易被提升，因此该类切屑在进入涡流泵（见图3）之前，需加装切屑破碎机（图4）进行破碎，其工作过程为切屑经填压螺杆输送至破碎头，破碎头由内径带有凹槽的钢管和增压螺杆组成，螺杆在凹槽中推进切屑时将其预先切割，最后一个刀片在螺杆的带动下将切屑最终破碎。
图3
图4
供液/回液管网
如果说过滤机组相当于整个集中处理系统的“心脏”，那么供液/回液管网则是连接至各个加工设备的“血管”。处理后的净液由过滤机组供液泵经空中供液管道以设定的压力送至各个加工设备。供液方式在各个系统中基本都是一样的，但机床至过滤机组的回液方式却变化多端，归结起来主要有两种回液方式：地下回液和空中回液。
地下回液类似城市的地下排水系统，在车间地坪±0.00标高以下做回液地沟，地沟中均布有冲屑管，防止切屑在沟底沉积。从机床流出的污液直接排入地沟，冲刷到过滤机组。地下回液在很长一段时期曾经成为回液的主导模式应用在众多的发动机工厂，但其诸多缺点也逐渐暴露出来。首先，地下回液要在地坪下做大量的回液地沟，特构施工的工程量很大，地沟坡度一般在2%作用，生产线较长时，往往导致地沟末端深达3～4m，一旦地沟中出现问题，根本无法维护。其次，地沟很难做到完全封闭，切削液的雾气易扩散到车间内造成环境污染，反过来，车间地面的异物也容易落入沟中污染切削液。地沟中一旦发生渗漏将无法被发现及修补，导致切削液污染地下土壤，因此欧美一些国家已经不再采用地下回液方式。最后，地下回液造成车间工艺平面布局被限制，设备无法做大的调整，未来生产格局的调整及技术改造将非常麻烦。
随着空中回液（见图5）技术的不断成熟，以及人们对地下回液弊端的认识加深，近年新建的发动机生产线大多采用了空中（管道）回液，其回液方式也多种多样，包括压力回液、重力回液和空中刮板回液等。地坪以下基本无需做特构，实施起来灵活方便。
图5
全自动切削液配置加注系统
加注系统可根据过滤箱液位和浓度的需要，按照预先设定的浓度比例自动完成油水混合并补加切削液的任务。同时可根据其他情况，进行特殊设定，人工操作完成加液任务。在配液出口处和过滤箱体内的实际配液浓度由人工进行检测，与预设浓度不符时，将实际浓度和设定浓度输入到系统中，过滤系统通过加注装置自动补偿调整浓度比例。通过得知每个月乳化液的加注量，可控制乳化液的消耗量。PLC中可分别显示近一个月内乳化油和水的加入量曲线图，由此可有效地控制乳化液的消耗量。
切削液再生系统
经过再生处理的切削液，其污油含量和杂质颗粒含量都能达到极低的水平，同时切削液中99％的细菌也被去除。利用再生系统定期对切削液进行再生处理，可使切削液始终保持在一个良好状态，延长切削液使用寿命，体现了“循环经济”关于资源重复使用和环境保护的理念。
电气控制系统
系统采用PLC控制，PLC上可预留以太网接口，方便连接车间工业网络。系统内部可以选用Profibus-DP现场总线网络，传感器和执行器通过总线模块与Profibus总线网络进行连接。每套系统配置独立的电器控制柜和主操作台，在主操作台上设有一个主控人机界面（具有中文/英文两种语言显示），动态监控设备的运行状态，显示故障信息和其他管理信息。
结语：
一套配置完整的切削液集中处理系统，在管理得当、正常运行的情况下，可使系统切削液寿命达到2～4年甚至更久，日常只需补液即可，系统各项指标均优于单机处理系统（单机系统即为每台机床自带一套小型过滤系统）。系统的优点归纳如下：
1.减少了发动机生产线切削液更换次数，显着降低制造成本。
2.集中系统所使用的泵、阀门和制冷机等的数量远远少于单机系统，系统投资和运行能耗低于采用单机系统的发动机生产线。
3.经集中系统处理的切削液质量优于功能有限的单机系统，因此加工质量、刀具寿命和机床寿命均更加有保障。
4.集中的系统意味着可实现集中的管理，只需少数几名专业人员就可方便有效管理一个庞大的系统，避免了分散型管理造成的诸多管理漏洞。
5.集中系统对于环境保护意义重大，切削液的排放、滤材的消耗和污染物处理成本均大大降低，是单机系统无法相比的。
综上所述，切削液集中处理系统无论在过去还是将来，都是大批量发动机生产工厂优先考虑配置的。国内外有众多的富有经验的供应商可提供成熟的技术服务，其应用前景必将更加广阔。
法国EVA提升泵(又称排污泵，污水泵液下泵、管道泵、离心泵和回液泵），，特别适用于输送含有杂质、切屑和泡沫的污液，它最大的优点是即使输送含有包括如金属，纤维，高分子絮凝剂，食品等物品，在输送过程中不会对输送物造成损坏，也不会对泵本身造成损坏。并且有快速装卸型，极便于安装及日常维修。全部原装法国进口，并且拥有法国专利。其中新开发的泵型可输送还有50%气体的液体。适用于汽车，纺织，造纸，环保，食品加工等行业。其专用于提升和输送各种含有大量切屑、泡沫和气体的液体，专门提供提升泵,排污泵和螺杆泵(又称液下泵、管道泵、离心泵和回液泵），产品直接从法国进口，产品质量可靠，性能优越。