魏新生 于彪
【摘要】從所周知,在機械加工過程中廣泛使用切削液對環(huán)境和人體有一定的毒副作用,所以完善切削液管理很關(guān)鍵,在金屬切削加工中,合理使用切削液,能夠減小刀具與工件之間的摩擦,降低切削溫度,減少刀具磨損,從而提高切削效率和加工質(zhì)量,延長刀具使用壽命,降低加工成本。在切削加工中,切削液主要是起冷卻和潤滑作用。此外,切削液還有清洗、排屑和防銹作用。
【關(guān)鍵詞】切削液、系統(tǒng)管理、作用
前言:
隨著現(xiàn)代機械制造業(yè)的快速發(fā)展,切削液在機械加工中得到廣泛應(yīng)用,用量在提高的同時,技術(shù)也在不斷提高。
1. 簡述切削液的管理使用
針對零件材料為壓鑄鋁合金,機加工設(shè)備主要是CNC加工中心和數(shù)控車床,主要加工工序為銑、鏜、鉆、車、鉸、攻螺紋等,采用的是鋁合金乳化切削液,全部采用同一個牌號,每臺機床上配備獨立的切削液供給凈化裝置。為了有效控制加工過程的每個環(huán)節(jié),保證加工的效率和質(zhì)量,公司從2007年下半年開始設(shè)置切削液管理員一職,負責(zé)控制公司的切削液和CNC加工中心所需的油類管理。主要職責(zé)是給機床添加切削液和各種油類(包括導(dǎo)軌油、潤滑油、液壓油、主軸油、齒輪油等各種牌號),目的是控制切削液的濃度和pH值以及各種油類的使用狀態(tài)。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計,汽車行業(yè)加工中,切削液的成本約為0.3%~0.5%,對質(zhì)量和成本的影響約為20%~30%。
根據(jù)公司實踐需要,對切削液進行了管理,總結(jié)為以下幾點:
(1)配備專職的切削液管理員,對機床切削液和油類進行專門管理。
(2)切削液的稀釋選用自來水〔定期測試水的硬度變化,水的硬度控制在(100~200)×10-6之間〕。
(3)準(zhǔn)確掌握切削液濃度,使用濃度計(折光儀)來檢測。
(4)每天添加切削液和檢測使用濃度和pH值。
(5)加工結(jié)束后,用切削液軟管沖洗掉機床和夾具表面的切屑和粒渣。打開機床防護門,使機床加工區(qū)的潮濕空氣散去。
(6)切削液的凈化采用獨立的單機重力式紙帶過濾方式,去除切削液中的屑渣和浮油。
(7)定期徹底更換清洗機床冷卻系統(tǒng),減少切削液中細菌生長機會,保證加工質(zhì)量。
(8)在設(shè)置了切削液管理員一職后,加工過程中的積屑瘤的現(xiàn)象明顯改善,徹底杜絕了以前出現(xiàn)的因為切削液的濃度過低,造成的機床和夾具生銹的現(xiàn)象,同時公司通過對切削液回收的管理,減少了環(huán)境的污染,節(jié)約了成本。
2. 分析切削液的凈化方式
加工實踐證明,將切削液中的雜質(zhì)(如鋁屑、粉末等)降低,可有效地延長刀具壽命。由于人們的肉眼看不見小于40μm的微粒,所以當(dāng)切削液中的雜質(zhì),尺寸小于20μm,常被人們所忽視,然而這些不可見的雜質(zhì)對金屬切削加工有著不可低估的影響。在切削加工時,它們將進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,產(chǎn)生強烈摩擦,使切削溫度增加,并使刀具壽命大大降低,同時使加工表面質(zhì)量變差,使加工表面產(chǎn)生刀紋粗的質(zhì)量缺陷。因此,為改善零件加工質(zhì)量,應(yīng)使用凈化的切削液。切削液的凈化,公司目前采用獨立的單機重力式紙帶過濾方式。
3. 概述切削液的回收處理
整個機加工過程中切削液的消耗,包括:①切屑攜帶。②加工零件攜帶。③變質(zhì)發(fā)臭的廢棄切削液。④機床循環(huán)使用的切削液因飛濺、霧化、蒸發(fā),以及其他不可預(yù)知的產(chǎn)生的消耗。
(1)關(guān)于切屑攜帶的切削液的回收利用。切屑攜帶的切削液的狀況:每班次員工從CNC加工中心(數(shù)控車床)清理出來的鋁屑都是直接倒到鋁屑池中,經(jīng)過一段時間的觀察,發(fā)覺每天倒到鋁屑池的鋁屑,經(jīng)過靜置后,存在于鋁屑上的切削液會流出,變成廢棄切削液直接排出流到雨水管道中,不但造成地下水污染,同時也會影響環(huán)境美觀。為有效減少污染和浪費,設(shè)計了切削液回收池,我們在鋁屑回收池傾斜的最底部安裝一條鍍鋅管作為切削液引管,將鋁屑上流出的切削液接到池外的地下切削液收集池中。
(2)清洗過零件的切削液廢水的利用。由于加工工藝的要求,零件加工后須用清水清洗一次,然后才用氣槍吹干凈,如果不用清水清洗,零件表面殘留的切削液會使零件吹凈時間延長,同時清洗時耗費大量的清洗劑,加工中每個班次都要一次更換清洗過零件的廢水。清洗過零件的廢水,如果倒入機床中,則會使切削液的濃度降低,影響加工質(zhì)量,產(chǎn)生粗刀紋,甚至出現(xiàn)廢品,濃度過低甚至還會使機床臺面和夾具出現(xiàn)生銹的現(xiàn)象。會出現(xiàn)機床的切削液越用越多,濃度越用越低,三班連續(xù)下來如果都倒入機床容積箱,會出現(xiàn)漫出現(xiàn)象。如果將其舍棄,倒入下水管道,會產(chǎn)生污染。如何處理每天產(chǎn)生的清洗過零件的廢水,成為擺在管理者面前的一道課題。經(jīng)過測試,清洗過零件的廢水的平均濃度為0.5%的切削液,如果回用,既可以減輕污染環(huán)境的壓力,又可以變廢為寶,創(chuàng)造價值。在經(jīng)過反復(fù)試驗后,采用了一定的處理,就達到了可以回用標(biāo)準(zhǔn)。具體實施方法如下,公司在生產(chǎn)線旁放置專門的容器(目前是采用用過的裝切削液原液的200L的鐵桶,將上蓋割去,方便使用),由員工將清洗過零件的廢水倒進容器中,收集起來,并制訂了具體的制度措施,由當(dāng)班領(lǐng)班進行監(jiān)督管理執(zhí)行,每天由切削液管理員根據(jù)具體的機床加工零件工藝需要的濃度,進行取用配制,然后就可以再倒入具體的機床使用。
(3)變質(zhì)發(fā)臭的廢棄切削液的回收處理。結(jié)合公司每月底盤點日停機,對公司的機床分批次、定期徹底更換清洗機床冷卻系統(tǒng)。結(jié)合南方的氣候特點,機床的清理周期確定為3個月,減少切削液中細菌生長機會。具體操作方法為,先將機床儲液箱內(nèi)的切削液通過機床泵抽到預(yù)備的容器內(nèi),進行沉淀、過濾、去油、殺菌、回用等切削液再生工藝,使之重新回用,同時將機床儲液箱抽出來,將儲液箱剩余的由于缺少流動而變質(zhì)的切削液進行徹底清理,對收集起來的變質(zhì)發(fā)臭的廢切削液進行回收處理。
由于切削液中含有大量礦物油料及表面活性劑,過去由于對它的危害性認識不足,所以都采用直接排放。含油污水造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重,嚴(yán)重地影響了水生動植物的生長、農(nóng)業(yè)灌溉和人們的生活用水。此外,廢切削液中的表面活性劑(乳化劑)由于其作用是使礦物油料高度分散在水中,所以更難清除,而且不少乳化劑有增加致癌物的作用,其危害性比分散的油污更為嚴(yán)重。
廢切削液回收處理的工藝過程大致為:廢切削液的集中→去除雜質(zhì)→破乳→取油→水質(zhì)凈化→取水樣化驗→廢水排放,供再循環(huán)使用。廢切削液處理采用酸化法的工藝使油水分離,即破乳。也就是將切削液中的油滴從水的包圍中分離出來,并使油滴相互聚集,然后借助于重力分離作用,使油、水分離開來,分別采取措施處理。通過以上措施,有效地達到了減少污染和浪費的目的。
4. 切削液使用的主要注意事項
為了保證切削液的質(zhì)量及延長的使用壽命,切削液應(yīng)隨用隨配,不宜久藏。硬度過大的水不但會影響切削液的穩(wěn)定性和防銹性,并會加快細菌的繁殖。為此,需進行軟化處理,如可加入洗滌蘇打Na2CO3·10H2O。用純凈水來配制切削液,使用中沒有殘留物,不腐蝕機床和工件,而且切削液不易變質(zhì),使用壽命長。
5. 結(jié)語
每月質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)證明,在設(shè)置了切削液管理員一職后,通過對切削液系統(tǒng)的有效管理,加工質(zhì)量有了明顯提高,加工效率和刀具壽命也得到了極大的改善。加工過程中積屑瘤的現(xiàn)象明顯減少,徹底杜絕了以前出現(xiàn)的因為切削液濃度過低,造成機床和夾具生銹的現(xiàn)象。同時公司通過對切削液系統(tǒng)回收的管理,減少了環(huán)境的污染,并節(jié)約了成本。
參考文獻:
[1] 曾慶良,許艷. 綠色切削液的應(yīng)用研究[J]. 機床與液壓. 2006(07)
[2] 李環(huán). 切削液在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及措施[J]. 華通技術(shù). 2007(Z2)