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技术文章

车桥加工线切削液分离循环系统

阅读:55          发布时间:2021/5/6

车桥是汽车的重要零部件,其主要部件桥壳的加工工艺包含粗车、精车、铣、钻、磨等典型机械加工工艺,切削液的使用不可少。国内车桥生产企业的加工设备多为加工中心+专用机床+通用机床为主,切削液一般是单独进行过滤处理。这种作业方式便于根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求等具体情况,选用不同的切削液。但却有以下的弊病:

1)每一台机床都需配备一套切削液分离循环系统,增加设备生产费用和维护成本;

2)每套分离系统均需占用一定的厂房面积,造成厂房内有效面积的浪费;

3)在厂房内利用泵组进行切削液循环,产生大量噪声,恶化工作环境;

4)故障率高,能耗大;

5)除了自带有循环处理系统的加工中心,其他通用机床却需要采用人工运输或泵管输送的形式进行处理,造成车间生产管理上的混乱。

在国外的现代化生产车间里,特别是在全自动桥壳生产线上,都对切削液采用了集中处理的方式。这种处理方式可以有效地解决上述问题,并能对切削液的排放进行很好的管理。

切削液集中过滤系统简介

切削液集中过滤系统可将一条或若干条生产线,都集中在一起进行统一处理。切削液集中过滤系统一般可分为切削液回流系统、集中处理系统、循环供液系统,辅助系统四大部分。工作流程为机床使用后的切削液经回流系统进入集中处理系统,进行预过滤、粗过滤、精密过滤三个过程,洁净的切削液由泵组通过管道送给机床使用,周而复始,如此循环。

设计要求

某车桥生产企业为适应新的生产需要,全套引进了1条全自动桥壳加工生产线和1条全自动减壳加工生产线。两条加工生产线共有机加工设备22台,加工桥壳、减壳均为铸铁材质,为崩碎型切屑,过滤后统一回收送至铸造车间熔炼。机床切削液供液总量:400m3/h,供液压力:0.4MPa-0.5MPa。切削液的过滤精度要求达到30um。

方案设计

切削液回流系统

目前切削液返回处理中心主要有两种方式:一种是地沟返回,一种是提升泵加空中管路返回。地沟返回形式优点在于管理、维护简便,且对切屑大小无特殊要求。但是由于机床排液点与集中处理系统需要形成高差,所以需要将处理中心安置在地坑内,这将加大土建工作量和投资,且地沟建好后会对生产布局造成诸多限制,不利于以后调整布局;提升泵加空中管路返回可避免挖地坑,改造也较灵活,但对于较大切屑需要进行预粉碎,且对提升泵和返回管网的可靠性要求较高,运行维护成本均较高。综合考虑,由于本项目为全自动线生产,生产路线稳定,以后改造可能性不大,为提高车间内部生产、管理效率,减少车间内部管网,本项目采取地沟返回的形式。地沟的设计采用“U”型结构,由3块钢板组成,两侧壁各一块4mm钢板,底部为8mm半圆钢板,焊接而成。地沟支沟宽度400mm,主沟宽度500mm,地沟做成明渠,2%的坡度,上部铺设花纹钢盖板。为了防止切屑在沟底堆积,地沟内部每隔6m设置一个冲屑口,冲屑管由供液管引出,压力达到0.6MPa以上,以保证切屑被冲走。根据工艺布置情况设置,本车间地沟总长度约120m,需冲屑口20个,按每个流量6m3/h计算,共需120m3/h流量。这部分流量需由供液系统提供,加上机床所需供液量,系统流量应达到400+120=520m3/h,考虑一定余量,设计流量为600m3/h。

集中处理系统

集中处理系统是对切削液进行过滤、排渣的一整套设备。切削液流入集中处理系统后将进行预过滤、粗过滤、精密过滤三个过程。其中预过滤、粗过滤分别采用链板式排屑槽和刮板式沉淀水箱。切削液经地沟首先进入链板式排屑槽,该槽尾部设有网板,并与刮板式沉淀水箱连接。切削液透过网板上的网孔流入刮板沉淀水箱,较大切屑则被截留在铰接链板上,链板由减速机带动将切屑输送出。切削液进入刮板式沉淀水箱后,经过一定时间的沉淀,底部的切屑将由链条刮板缓慢沿斜坡上升带出排屑器。刮板排污机构顶部还装有扫渣板,将每条刮板上的滤渣扫入集渣车,防止滤渣重返水箱。为达到较好的沉淀效果,沉淀水箱需要不小于系统1分钟流量的容积。本系统设计容积为4分钟流量,即容积为600/60x4=40m3。

目前用于切削液过滤的设备主要有:重力式纸带过滤机,过滤精度30-50um;负压式纸带过滤机过滤精度15-30um;硅藻土过滤机,过滤精度0.5-5um;旋液分离器,过滤精度5-50um。其中,旋液分离器过滤效率较低,硅藻土过滤机成本较高,常使用的主要是重力式纸带过滤机和负压式纸带过滤机。二者都是通过无纺布作为介质来对切削液进行过滤,区别在于前者靠液体自身重力进行渗透过滤,后者对液体通过抽吸形成负压来进行过滤。由于渗透压力较大,所以负压式纸带过滤机过滤精度稍高于重力式纸带过滤机,且负压式纸带过滤机效率较高,无纺布的利用率也较高,同时,其过滤精度也在本项目要求范围内,所以本项目采用负压式纸带过滤机。无纺布纸带过滤机可全程实现自动化。切削液在负压作用下被过滤进入净液箱,切屑则留在无纺布上,通过对净液箱真空度的监测,当真空度达到设定值,控制系统自动将废布和切屑送入集屑箱,同时将新无纺布铺设到栅板上。无纺布纸带过滤机的设计要求主要是考虑要达到需要的过滤能力。考虑净液箱中切削液除需提供设备外,还需供应自身周转,所以容积应大于沉淀水箱。设计净液箱容积为5分钟系统流量,则为600/60x5=50m3。

供液系统

供液系统由供液泵、供液总管、供液支管和输出管组成。根据系统管道布置情况选择适当流量和扬程的泵,同时必须考虑配有备用泵,以便主泵维修时系统能照常工作。泵的入口装有可以人工清理的安全过滤器,防止切屑进入供液系统。泵的出口装有压力表和止回阀,泵工作时可以观察它的压力,泵停机时防止切削液倒灌。各过滤供液泵的输出管按顺流方向接入供液总管。总管和支管架空固定在车间钢立柱上,总管道的下沿在同一平面上。供液支管从总管上沿焊出的弯头下取液,供液支管与弯头由法兰连接。管道选无缝钢管,每根长6m左右,每段焊接连接,供液支管在确定管径时满足2.5m/s~3m/s流速,这个流速能防止杂质颗粒沉淀,又能减少水流阻力和噪声。输出管向下通过手阀和连接管将切削液送入机床接口。系统供液采用变频恒压供水方式,可根据在管网主管道上设置的压力变送器的信号自动调整供水压力,使到机床入口的供液压力保持在0.4MPa~0.5MPa。

辅助装置

除上述三大主要系统外,本项目切削液集中过滤处理系统还设计选用了如下装置:

1)增氧装置。用于在中转净液箱、负压过滤机污液箱及刮板污液箱中用压缩空气对冷却液进行增氧工作,防止冷却液发腐变质,延长冷却液的使用寿命。

2)比重式油水分离装置。用于将浮油从切削液中分离出来,油水分离后的切削液流回刮板沉淀槽。

3)自动配液系统。用于对切削液正常消耗时进行补液。切削液自动配液系统可以实现原液加注或只加注清水以及按照设定浓度自动实现切削液的配比。

4)备用储液箱。用以维修或更换切削液时作为临时存放箱,能实现切削液在过滤机与备用箱之间的自动倒液。

5)排污泵系统。负责系统换水时的排污。排污泵在系统非换水时兼做系统的假日循环泵,实现系统的内循环。

6)控制系统。电气控制系统由主机上的各种传感器及PLC电控柜组成。用于对整个系统进行控制。

系统主要设计参数

过滤介质:水基切削液

过滤精度:30um

设计流量:600m3/h,其中冲洗流量180m3/h,机床供液量:420m3/h

供液压力:0.5MPa~0.6MPa

系统容量:95m3,其中粗滤箱容积:40m3,精滤箱容积:50m3

周转率R=600/95=6.32

实际过滤面积:15.6m2

 

 

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