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在機械加工過(guò)程中，應用到水溶性切削液，俗稱(chēng)冷卻液，其主要作用是對工件進(jìn)行冷卻、潤滑、清洗和防腐。一般按組成分為乳化液、半合成液和合成液。長(cháng)期以來(lái)，切削液應用過(guò)程產(chǎn)生的廢液成為影響節能減排、解決環(huán)境衛生問(wèn)題的關(guān)鍵。在解決切削液的環(huán)境衛生問(wèn)題方面存在三條路線(xiàn)：第一條路線(xiàn)是徹底摒棄切削液，采用干式切削技術(shù)，其中包括冷卻風(fēng)切削、吹氧切割及液氮切割等；第二條路線(xiàn)是改造傳統切削液，將其負面影響降低到最小程度，使之成為環(huán)境友好的，并能被保護生態(tài)環(huán)境的法規所接受；第三條路線(xiàn)是采用干式切削技術(shù)，主要指微量切削技術(shù)。有鑒于此，我們對切削液的應用過(guò)程進(jìn)行研究，提出了切削液的統籌維護方法，使切削液在使用過(guò)程中不集中排放廢液，向零排放更接近一步。
常規切削液維護方案
切削液應在一定濃度下使用。若在不適當的濃度下使用，不僅不能發(fā)揮其應有的效果，而且會(huì )引起各種各樣的問(wèn)題：使用濃度過(guò)高不僅引起成本提高，而且容易發(fā)泡、引發(fā)皮炎、降低冷卻性能，還可能因雜油的混入形成淤渣，造成切削液混濁和過(guò)濾器堵塞等；相反，如果使用濃度太低，首先容易產(chǎn)生的問(wèn)題是防銹性能不足而引起銹蝕、潤滑性能不好而導致刀具磨損增加、加工質(zhì)量變壞等，然后是促進(jìn)微生物滋長(cháng)、工作液早期腐敗。工作液濃度的變化往往是加工性能和理化性能下降的直接原因。所以，保持規定的濃度是水基切削液管理的重要環(huán)節。
（3）系統清理。當切削液使用到一定時(shí)間以后，液體中的雜質(zhì)含量會(huì )增加，主要是加工過(guò)程中產(chǎn)生的細小顆粒、切削液本身的生成物、導軌油和液壓油等的泄漏及水中帶入成分的沉積等。這些雜質(zhì)或懸浮在液體中，或沉積到箱底、箱壁或在機床的內表面。特別是懸浮在液體中的雜質(zhì)，能影響到液體的化學(xué)指標，影響到切削液的潤滑性、清洗性和防銹性，沉積的雜質(zhì)能引起細菌和真菌的孳生。大顆粒的雜質(zhì)會(huì )影響到工件的表面粗糙度?，F在的切削液系統，一般都帶有液體凈化裝置，如網(wǎng)式過(guò)濾、沉淀、離心分離、磁分離和網(wǎng)布過(guò)濾等。但其中的細小顆粒和懸浮雜質(zhì)不能全部?jì)艋コ?，而在液體中積累。所以要定期進(jìn)行系統的清理，以去除系統的雜質(zhì)。
（4）換液。當切削液使用到規定壽命后，冷卻、潤滑、清洗和防腐性能下降，現場(chǎng)應用中可能發(fā)生如下情況：切削液的外觀(guān)變化，有變黃、變黑的，也有變混濁的，總的說(shuō)液體失去其本來(lái)的光澤。切削液各種控制指標波動(dòng)大：濃度變動(dòng)大，pH值下降，細菌和真菌高發(fā)，防銹性下降，若進(jìn)行攻絲轉矩或四球試驗，試驗結果可能發(fā)生突變。加注需求量明顯增加，加注量增大而相應指標不同步變化。加工質(zhì)量變化，特別是工件表面粗糙度和刀具壽命發(fā)生變化。
這時(shí)要及時(shí)換液，以防切削液突然惡化，影響正常的加工過(guò)程。常用切削液換液步驟如圖2所示。
三、 切削液的消耗
（1）加工中的切屑帶出。在加工過(guò)程中，切屑的排出依賴(lài)于刮屑鏈、濾紙和濾布等，在這個(gè)過(guò)程中，切削液會(huì )被帶出到切屑箱。這部分液體從切屑中瀝出后一般是按廢液處理。對于集中冷卻的大系統，也有設計專(zhuān)用的回用裝置，通過(guò)凈化處理后返回到系統中應用。
（2）加工中的蒸發(fā)。加工過(guò)程中的切削液，由于加工熱量、液體流動(dòng)和加壓泵等原因，溫度升高，使切削液蒸發(fā)加快，特別是利用了煙霧收集器后，汽化的切削液會(huì )被當作加工煙霧排出。
（3）加工中的有效成分消耗。刀具與工件作用時(shí)，作用部位產(chǎn)生局部高溫，切削液中的相關(guān)成分，如有些極壓添加劑等被消耗，產(chǎn)生切削液濃度的下降。
（4）到使用壽命后的換液。切削液壽命到期前要進(jìn)行切削液的更換，是集中消耗。原用液體全部作為廢液處理，系統排空后完全配加新的切削液。
（5）切削液原液的消耗量。以一條年產(chǎn)量為20萬(wàn)臺的發(fā)動(dòng)機缸蓋生產(chǎn)線(xiàn)的統計為例，每年更換一次冷卻液的原液消耗為4?200kg，每年加注的混配液中的原液量為34?440kg?？梢钥闯?，主要的切削液原液消耗是日常加工過(guò)程消耗，而不是換液消耗。換液過(guò)程消耗量只占總消耗量的11%。
四、 切削液性能變化
（1）切削液使用壽命確定。項目期，依據切削液供應商的經(jīng)驗推薦確定。正常生產(chǎn)階段，依據液體狀態(tài)變化趨勢、生產(chǎn)產(chǎn)量和生產(chǎn)停機時(shí)間確定。優(yōu)化階段，依據歷史經(jīng)驗、日常檢測分析和加工工件變化狀態(tài)等，合理優(yōu)化切削液的更換周期。
（2）切削液的性能變化可分為幾個(gè)階段。一般按切削液使用時(shí)間順序，將切削液的性能變化分為四個(gè)階段：新液階段、正常維護階段、清理后維護階段和換液前維護階段。清理時(shí)機，一般在使用壽命一半的時(shí)間；換液前維護階段，有時(shí)需要適當增加切削液的濃度，如整體提高控制濃度1%或按上限控制等；在加工條件較差的情況下，如高溫、高濕等環(huán)境中，在換液前維護階段還要增加防銹劑、殺菌劑和pH調整劑等添加劑。
切削液統籌維護方案
1. 基本原理
當一個(gè)系統的切削液使用到一定的時(shí)間（如使用壽命的一半）后，將其做為補加液分加到其他系統，而本系統配制新液。這樣既保證了各系統的添加混配液良好，也使各系統都在一定的時(shí)間之內換液。前提條件：一是冷卻液抗菌性和穩定性良好，二是切削液的消耗主要是日常添加混配液，換液消耗原液量占總消耗量的比例小于20%，結果是液體隨著(zhù)使用過(guò)程消耗掉，而不產(chǎn)生集中排放的廢液。
2. 技術(shù)研究的特點(diǎn)
在保證常規切削液性能和有效的過(guò)濾技術(shù)的基礎之上，進(jìn)行切削液應用過(guò)程的研究。在切削液的應用過(guò)程中，切削液主要是被加工過(guò)程消耗掉，而沒(méi)有被集中排放掉。
3. 實(shí)施過(guò)程
（1）劃分切削液系統統籌維護單元。統籌維護單元劃分原則：切削液型號相同、切削液系統容積相近、加工工件材質(zhì)相同、設備的位置相對集中。
（2）實(shí)施步驟。以每個(gè)統籌維護單元為維護單位。對于每一個(gè)切削液系統，使用到一定時(shí)間后，進(jìn)行切削液的更換。原用液不排至污水站，而是進(jìn)行凈化處理，之后，作為混配液加注到同一維護單元的其它系統中，而本切削液系統配制新的切削液。
清洗系統用液，可以配制一個(gè)低濃度的切削液，如1%～2%切削液。清洗后也經(jīng)過(guò)凈化處理，與原用切削液都作為混配液補加到同一維護單元的其他它系統中。清洗過(guò)程使用低濃度切削液是為了增加清洗效果且增加防銹性、降低泡沫的產(chǎn)生。清洗過(guò)程不加入機床清洗劑。
冷卻液和清洗后的液體的凈化處理，一般可采用如下方法：①沉降法。在容器中放置一定時(shí)間，撇除上部漂浮雜質(zhì)，去除底部顆粒雜質(zhì)。②離心法：去除密度大的顆粒和密度小的油類(lèi)。③過(guò)濾法。用濾紙或濾袋過(guò)濾其大顆粒的雜質(zhì)。
4. 實(shí)施案例
某汽車(chē)發(fā)動(dòng)機廠(chǎng)的一條缸蓋加工生產(chǎn)線(xiàn)，共有加工中心28臺，采用單機切削液供液系統。常規方案如圖3所示：
統籌維護方案如圖4所示：
方案實(shí)施過(guò)程對比（見(jiàn)表1）：
五、 效果
（1）項目效果評價(jià)方式，如表2所示。
（2）實(shí)施效果總結。① 切削液技術(shù)指標評價(jià)：濃度每天檢測，指標變化平穩；pH每天檢測，指標變化平穩；抗菌性每月檢測，沒(méi)有細菌和真菌的發(fā)生；防銹性每月檢測，指標平穩，在控制范圍之內；硬度每周檢測，指標有增加趨勢，原因是添加的自來(lái)水硬度較高，但不影響切削液性能。若使用RO水，硬度指標會(huì )更加平穩。②切削液成本費用評價(jià)。按換液費用所占比例計算，切削液的費用節約約為10%。③廢液減排評價(jià)。按切削液的換液過(guò)程統計，每次換液清理時(shí)，會(huì )有較臟廢液的排放，如液體表面含有浮油的液、液箱底部沉積物中的液以及進(jìn)行切削液再生處理時(shí)排出的廢油液，這部分廢液約占被處理液的10%～20%，即換液過(guò)程排放的廢液減少80%。
結語(yǔ)
將各切削液系統劃分維護單元，按各維護單元進(jìn)行切削液的統籌維護，切削液質(zhì)量保持良好，生產(chǎn)加工正常。整個(gè)切削液的維護過(guò)程切削液消耗量下降，同時(shí)極大地減少了到期切削液的集中排放。
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