机械精密加工的冷却液过滤技术

所向无敌

机槭制造过程中的精密加工有精磨、抛光、超精加工、研磨、珩磨及精镗铰等工序，在这些加工中部要使用冷却润滑液。在使用中注意保持冷却液的固有特性是很重要的，这就要依靠过滤了。

一、过滤精度的测定
冷却液的过滤精度一般是以过滤后的净液中残存屑渣的粒径或份量来度量的，测量的方法，前者是将沉积在净液槽底的屑渣移置到滤纸上(或用滤纸过滤一定量的净液)；烘干后用显微镜观察其屑渣粒径的大小来确定的。可取5个最大粒径的平均值，最好将它们放大拍成照片保存。还有常用的简易方法，如PPM (每百万份中占多少份)与MPL (mg／L)法，即净液中残存的固体粒子重量与液体重量之比或两者之体积比。
MPL的测量方法是取1升过滤后的净液经滤纸过滤，屑粒留在纸上，烘干后称出其重量(mg)，如屑粒重为50mg， 则MPL一50，也可用百分数表示。
PPM 的测量方法是将过滤后的净液伊J入较长的直道玻璃管内，静置沉淀，然后量出屑渣沉积的高度与液面的高度，求出两者之比值。如屑渣高度为0．5cm，液面度度为50cm，则0．5／50—1 (按体积)。即将液中的屑渣含量为1000PPM 。

二、常用过滤方法
1．精密加工冷却液的特点
(1)研磨、珩磨、抛光和超精加工的切屑为极微细的颗粒，通常悬浮在冷却液中。若工件为铸铁材料，切屑中合有石墨而使冷却液呈现墨黑色液体，采用一般的过滤疗怯很准过滤干净和澄清。
(2)铸件加工冷却液屑粒较微细而均匀，且含有石墨，如有机油混入其中，易产生漂浮物或形成石墨铁粉泥浆，景易堵塞过滤器。
(3)黑色金属加工冷却液 其中的屑粒较微细，也可能是大的条状，
(4)有色金属加工，屑粒一般是大的条状，也夹杂着较细的粉末。
2．常用的过滤方法
过滤器的选择。通常是根据在冷却润滑液中所要求屑渣微粒的大小和荏单位时间内所要求过滤净化的量来决定的。下面介绍常用的几种过滤方法的特点。
(1)沉淀法可以采用沉淀箱或沉淀池，要求有较大的面积和较长的沉淀时间，所以容器一般呈长方形，中间分成数个沉淀池。容器不宜过深，否则屑粒很准沉入池底。冷却液回水管要放置在容器的一头并伸至液面中部，而抽水泵要放置在另一头的净液仓。沉淀过滤是最简易和最粗的过滤方法， 适用于大多数粗加工。
(2)磁性分离是用数片高能圆形永久磁铁或磁滚对准冷却液回流狭窄区域不停地旋转，捕捉流体中的铁磁性粒子，也能带走一些非磁性粒子，如砂粒等，形成屑渣泥浆从刮板上流出。可分离的颗粒大小为8O～ 100／微米，宜用于机械加工中含有铁磁性屑渣的冷却液过滤。
(3)漩涡分离 是一种带有涡流形成面及圆锥外形导向头的过滤器，用过的冷却液通过泵压从过滤器头部切线方向泵入， 由压力产生涡流的离心力将污物粒子与液体分开，并使屑粒沿着圆锥管壁沉入底部，干净的液体从管的中部上溢至净液箱，大约有1～3%的液体伴着屑粒沿管底小孔流出， 因此过滤装置要合理布置才能收到较好的效果。这样可以使过滤后的渣液经过沉淀后仍可回收一部分液体，同时，污液与净液箱隔开而不致两者混淆。
这种过滤器的过滤精度为20-40微米，适用于一般精加工，但不宜过滤长条形屑粒或比重较轻的诸如铸铁中的石墨、铝屑和磨削加工中所产生的绒毛状屑渣，影响其过滤效果和堵塞排渣小孔。
(4)离心分离   工作过的冷却液回流至高速旋转的转筒中，由于离心力的作用迫使液体中的重粒子附在筒的外壁上，干净的液体从简心上方溢出，过滤精度在1O～20微米，问题是需每班清理筒壁屑渣，但国外也有自动排渣机。系统的容量较小，过滤能力为2O～90L／min，适用于精密加工冷却液的小流量过滤。
(5)链板输送沉淀槽冷却液工作后回流至沉淀箱，箱内加上一些隔板分成数个沉淀槽，但各个沉淀槽底是相通的。链条带动链板通过槽底并刮掉底面上的沉渣送到容屑箱，较好地解决了沉淀箱的清理问题，适用于一般磨削或机械加工。
(6)滤芯滤袋式可以制成各种尺寸、形式，以满足冷却液过滤的需要，其去屑方法有反吹式或更换滤芯滤袋式。容器较大，生产线上使用不多。

三、过滤技术的发展
由于加工技术在不断进步，人们对精密加工冷却液的过滤作用的认识也不断加深。切削冷却液的过滤不仅要清除其中的屑渣，使流体残存的屑粒达到预定的工艺要求。而且还应能排除液面浮油或漂浮物，散掉冷却液从加工区吸入的热量，保持冷却液的干净、清澈和室温，因此冷却液的过滤技术也有了景新发展。例如现在国外大量使用的纸带过滤机。
1．重力式纸带过滤机
它的特点是利用纸作为过滤介质，纸是用无机纤维制成的，也称无纺布或不织布，利用它的毛细孔进行冷却液的过滤。它的特点是适用性广，不受过滤物质的限制，可以根据不同过滤精度的要求而选用不同密度的过滤纸，容易达到较高的过滤精度。
冷却液从工作系统回流至过滤机上的漏网托盘，流至过滤纸上，过滤纸座落在钢丝网上，钢丝网由链轮链条根据发令器的讯号而移动．冷却液在重力的作用下渗透过滤纸漏入下面的净液箱，而把屑渣或漂浮物留在纸上，同时纸也吸去一部分浮油。当过滤纸的毛细孔被屑渣或油污漂浮物堵塞，过滤能力下降，过滤纸上的液面升高，抬起浮予接通发令器讯号，便启动链轮电机，带动过滤纸移动一段距离，约200 300mm。新的过滤纸参加了工作，冷却液面很快下降，浮子复位，过滤纸移动停止，附有屑渣的过滤纸掉入屑箱。
这种过滤机对冷却液具有较好的散热、排屑和吸油作用，适用于各种精密加工的中小流量的冷却液过滤。其流量规格有25、5O、75、100、150、200L／min，其过滤精度取决于过滤纸密度。在选择过滤纸时，除了要根据过滤机的宽度而选择无纺布的规格外，还要根据工艺需要的过滤精度选择无纺布的密度(g／m。)。
2．负压式纸带过滤机
负压式纸带过滤的工作原理是将要过滤的冷却液通过污液入口注入过滤箱，过滤箱底部铺着过滤介质一无纺布过滤纸。它由不锈钢栅板支衬，由链条带动的输送刮板搁在过滤纸上，可压着过滤纸一起移动。冷却液进入过滤箱后，首先在重力的作用下经过滤纸漏入栅板底下的负压室，把悬浮固体截留在纸上。纸上屑渣堆积到一定厚度，形成滤饼，更有助于过滤精度的提高，因为滤饼也起到了过滤作用。启动抽水泵后，把负压室里的净液抽出的大部分送工作地点，小部分输入贮液箱。当负压室的净液被抽出，液面下降，便开始产生负压，提高了过滤能力与效率。待滤饼增加到一定厚度，此时过懑速度下降，即使在负压作用下，过滤下来的液体渐渐少于抽出的液体。于是负压室液面逐渐下降，负压逐渐升高，待增加到一定值时压力传感器发出讯号，贮液箱下面阀门打开，由贮液箱放液进入负压室。当注满负压室时，输送刮板传动装置启动，带动过滤纸移动一段距离(约200"~400mrn)。新进入的过滤纸进行过滤，过滤速度增大，贮液箱的阀关闭，进入正常过滤状态，继续进入下个过滤借环。
本过滤机不需真空泵能自然形成负压．比重力式过滤机提高了过滤能力和过滤精度．是当今一种较为先进的过滤方法。
3．多级过滤系统
为了提高冷却液的过滤效率和过滤精度，往往一次过滤很难达到两者兼顾的目的．常在冷却液过虑系统中组合使用粗过滤器与精过滤器。即首先使用粗过滤器去除冷却液中大量辑渣，然后用精过滤器达到需要的过滤精度，甚至还使用一些辅助设施去除冷却液中的漂浮物或浮油。多级过滤系统就是利用两种或三种过滤器串联起来实行粗精过滤，例如，漩涡分离一纸带过滤、链条链板一沉淀槽一纸带过滤或磁力分离一纸带过滤一沉淀箱等型式现在的精密加工设备已大量应用这种过滤装置。