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上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007
在發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域中,必須要對(duì)零部件進(jìn)行精密的加工,以保證裝機(jī)質(zhì)量,確保發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。加工中心作為一種可以實(shí)現(xiàn)高精度加工的設(shè)備,為了確保其加工質(zhì)量,需要對(duì)加工中心的切削供液系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,以提高工作效率和加工精度。而集中供液就是一種優(yōu)化加工中心切削過濾系統(tǒng)的方法,通過對(duì)設(shè)備切削供液系統(tǒng)的消除替代,以減小設(shè)備的體積和占地空間,為加工中心提供更加穩(wěn)定、過濾精度更高的切削液供應(yīng),解決因單臺(tái)設(shè)備切削液過濾系統(tǒng)過濾精度不一的難題,從而提高工件加工質(zhì)量和效率。此外,集中供液系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備加工過程的精確控制和管理,為發(fā)動(dòng)機(jī)制造提供更高效、更精密的生產(chǎn)手段。
集中供液系統(tǒng)為加工中心提供切削液,這種系統(tǒng)通常由一個(gè)大型集中過濾系統(tǒng)和多臺(tái)加工中心組成。過濾冷卻后的切削液通過管道輸送到每臺(tái)加工中心的切削冷卻系統(tǒng)中,而每臺(tái)加工中心都可以通過閥門控制切削液的流量和壓力,以實(shí)現(xiàn)各種加工操作。
集中供液系統(tǒng)主要由回液系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、供液系統(tǒng)組成,主要部件有:粗過濾水箱、精過濾水箱、備用水箱、供液泵、中轉(zhuǎn)站、排屑機(jī)等。由圖1可知,其工作流程為:加工中心碎屑泵將切削液連同鐵屑輸送至中轉(zhuǎn)站,通過中轉(zhuǎn)站回液泵將切削液輸送至粗過濾水箱,經(jīng)過粗過濾后的切削液再由聯(lián)通口流至精過濾水箱進(jìn)行二次過濾,再由供液泵將切削液輸送到生產(chǎn)線每臺(tái)加工中心,在這個(gè)輸送過程中,切削液還要經(jīng)過反沖洗過濾器與熱交換器,使其過濾精度及溫度均達(dá)到使用要求。以下將從回液系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、供液系統(tǒng)入手,詳細(xì)介紹其應(yīng)用原理。
圖1 集中供液流程圖
由圖2 可知,回液系統(tǒng)的作用是將設(shè)備的切削液輸送回粗過濾水箱,其主要由碎屑泵與中轉(zhuǎn)站組成。通過每臺(tái)的碎屑泵將切削液抽至中轉(zhuǎn)站,再由中轉(zhuǎn)站上的回液泵將切削液抽回集中過濾水箱。
圖2 設(shè)備回液示意圖
2.1.1 碎屑泵
碎屑泵在該系統(tǒng)中起到碎屑與抽液的作用,通過泵體前端攪拌頭與碎屑剪的轉(zhuǎn)動(dòng),將鐵屑打散并粉碎,與切削液一同抽至中轉(zhuǎn)站。
2.1.2 中轉(zhuǎn)站
中轉(zhuǎn)站的作用是將切削液抽回過濾水箱。由圖3 可知,其主要由水箱本體、液位傳感器、回液泵組成。液位傳感器有3 個(gè),分別為低液位、高液位、極高液位。回液泵有2 個(gè),分別為A 泵與B 泵,每臺(tái)泵組出口端有球形止回閥及手動(dòng)閥。當(dāng)水箱中切削液達(dá)到高液位時(shí)傳感器接通,A 泵啟動(dòng)抽液,當(dāng)液位下降至低液位傳感器斷開時(shí),A 泵停止抽液,此時(shí)止回閥內(nèi)鋼球復(fù)位,防止管路切削液倒流。若A 泵抽液后液位還在上升,當(dāng)?shù)竭_(dá)極高液傳感器接通時(shí),B 泵啟動(dòng),兩個(gè)回液泵同時(shí)運(yùn)行抽液,使液位快速下降,防止切削液溢出。
圖3 中轉(zhuǎn)站結(jié)構(gòu)圖
過濾系統(tǒng)由粗過濾、精過濾、反沖洗過濾組成。主要是過濾去除污液中的鐵屑及油膜,完成初級(jí)過濾。
2.2.1 粗過濾
粗過濾水箱主要由排屑鏈與油水分離器組成。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下,排屑鏈不斷轉(zhuǎn)動(dòng),刮板將沉在水箱底部的大顆粒鐵屑排出。粗過濾的運(yùn)行可設(shè)定連續(xù)運(yùn)行模式和間歇運(yùn)行模式,為防止鐵屑堆積而加大排屑電機(jī)負(fù)載,通常設(shè)定為連續(xù)運(yùn)行模式。而浮在水箱表面的油膜附著在油水分離器撇油帶上,通過撇油帶的不斷轉(zhuǎn)動(dòng),油膜被刮出水箱。通過粗過濾后的切削液通過聯(lián)通管流至精過濾水箱。
2.2.2 精過濾
由圖4 可知,精過濾水箱結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,相對(duì)于粗過濾,增加了循環(huán)帶及濾紙進(jìn)行二次過濾。沉降在水箱底部的鐵屑顆粒物及水箱其他雜質(zhì)附著在濾紙、循環(huán)帶上被帶出,經(jīng)過二次過濾的切削液滲透到水箱底部的真空箱,供液泵從真空箱抽液。因循環(huán)帶在設(shè)備上需重復(fù)使用,所以在機(jī)頭倉部分設(shè)置了循環(huán)帶清潔裝置,通過對(duì)循環(huán)帶的振打、沖洗、吹氣,去除附著的鐵屑。精過濾的走紙方式為間歇走紙,走紙條件有三種:手動(dòng)走紙、真空負(fù)壓走紙和時(shí)間間隔走紙。真空負(fù)壓走紙為當(dāng)濾紙及循環(huán)帶臟堵時(shí),液無法滲透到真空箱,而供液泵不斷的抽液使真空箱產(chǎn)生負(fù)壓,當(dāng)負(fù)壓達(dá)到設(shè)定值時(shí),啟動(dòng)走紙。時(shí)間走紙為當(dāng)達(dá)到設(shè)定的間隔時(shí)間時(shí),啟動(dòng)走紙。
圖4 精過濾水箱結(jié)構(gòu)圖
2.2.3 反沖洗過濾
反沖洗過濾器安裝在供液管路上。由圖5可知,需過濾的切削液從內(nèi)向外流過反沖洗過濾器的線隙式濾芯,液中的固體顆粒截留在濾芯內(nèi)側(cè),經(jīng)過再次過濾的切削液輸送到供液管路。隨著顆粒截留的增多,過濾器進(jìn)液側(cè)和出液側(cè)之間的壓差增大,若壓差達(dá)到設(shè)置的觸發(fā)壓差便開始自動(dòng)反沖洗。反沖洗啟動(dòng)的條件有三個(gè),分別為:超過觸發(fā)壓差、超過設(shè)定的觸發(fā)時(shí)間、按手動(dòng)反沖鍵。
圖5 反沖洗過濾示意圖
反沖洗一旦開始進(jìn)行,則反沖洗過濾器即開始清洗濾芯。齒輪電機(jī)通過傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)清洗濾芯下面的沖洗臂,通過定位開關(guān)正對(duì)其中一根濾芯,電機(jī)停轉(zhuǎn),這時(shí)進(jìn)入預(yù)反沖洗濾芯的受污染液流被中斷,濾芯內(nèi)側(cè)與沖洗臂及反沖洗管路連通。反沖洗閥迅速開啟,在出液側(cè)與反沖洗管路之間產(chǎn)生了一個(gè)壓降,壓降把一小部分切削液逆向沖入預(yù)清洗的濾芯。聚積在濾芯內(nèi)側(cè)的污染顆粒物被反向壓力沖進(jìn)反沖洗管路,排出過濾器。每個(gè)濾芯的反沖洗時(shí)間約 1.5 秒,時(shí)間一過,反沖洗閥立即關(guān)閉。電機(jī)再次轉(zhuǎn)動(dòng),通過定位開關(guān)使沖洗臂正對(duì)下一根濾芯進(jìn)行清洗。依次類推,這樣所有濾芯被依次清洗。所有濾芯都被清洗后,通過零位開關(guān),沖洗臂回到初始位置,反沖洗循環(huán)結(jié)束。
供液回路中的溫度控制主要由板式熱交換器、三通調(diào)節(jié)閥與變頻泵來完成,切削液在輸送的過程流經(jīng)熱交換器與冷凍水進(jìn)行熱量交換。
2.3.1 熱交換器
熱交換器安裝在反沖洗過濾器的出口端。流經(jīng)熱交換器的冷凍水與切削液,中間間隔一種壓制成特殊波紋的薄金屬板組,熱量從一側(cè)介質(zhì)傳遞到另一側(cè)介質(zhì)中,從而進(jìn)行熱量交換。
2.3.2 三通調(diào)節(jié)閥
三通調(diào)節(jié)閥安裝在熱交換器前端冷凍水進(jìn)液管路上,通過供液管路的溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控切削液溫度,將溫度反饋給三通調(diào)節(jié)閥,當(dāng)供液溫度升高或降低時(shí),閥門自動(dòng)調(diào)節(jié)打開的大小,控制流經(jīng)熱交換器冷凍水的流量,從而穩(wěn)定供液溫度。
2.3.3 變頻泵
變頻泵安裝在熱交換器前端切削液進(jìn)液管路上,通過調(diào)節(jié)進(jìn)入熱交換器的切削液壓力與流量,以提高熱交換的效率,其作用基本與三通調(diào)節(jié)閥一致,都為穩(wěn)定系統(tǒng)切削液供液溫度。
供液系統(tǒng)主要控制切削液的輸送,供液泵從精過濾底部的真空箱將干凈的切削液抽出,通過供液管路供給到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。供液系統(tǒng)主要研究供液泵的投入管理。
2.4.1 泵的管理
供給泵組由多臺(tái)泵組成。供液泵組中每個(gè)泵都配備變頻器控制,從而確保供液管路中的切削液壓力保持穩(wěn)定。設(shè)備啟動(dòng)時(shí),泵組的第一個(gè)泵通過變頻器進(jìn)行漸進(jìn)式的啟動(dòng),并在管道加注期間減速運(yùn)轉(zhuǎn),管道注滿后,泵以系統(tǒng)設(shè)定壓力下的速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備切削液流量需求加大時(shí),系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)投入泵組運(yùn)行,滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。當(dāng)流量需求小時(shí),系統(tǒng)則會(huì)退出泵組運(yùn)行。每臺(tái)泵組的運(yùn)行都會(huì)被系統(tǒng)記錄工作時(shí)間,當(dāng)設(shè)備停機(jī)后重新啟動(dòng)時(shí),將從記錄工作時(shí)間最少的泵組開始投入運(yùn)行,從而均衡每臺(tái)泵組的運(yùn)行時(shí)間。
集中供液系統(tǒng)與單機(jī)配備分散的切削液供液系統(tǒng)相比,具備明顯優(yōu)點(diǎn)。它可對(duì)切削液進(jìn)行集中的過濾、除油、增氧、殺菌,實(shí)現(xiàn)對(duì)其濃度、pH 值和菌落數(shù)的控制,從而保證切削液不發(fā)生變質(zhì),延長液的使用壽命。切削液的集中過濾和循環(huán)使用,在降低生產(chǎn)成本、降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度、改善車間工作環(huán)境、減少環(huán)境污染的同時(shí),還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變質(zhì)切削液的集中處理,從而進(jìn)一步減少對(duì)環(huán)境的污染。重要的是,切削液集中供液系統(tǒng)能使切削液質(zhì)量長期保持穩(wěn)定,保證了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體切削加工的需求。
集中供液系統(tǒng)的切削液質(zhì)量控制要求高,否則容易滋生細(xì)菌使切削液變質(zhì),影響工件加工質(zhì)量。還有其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,日常操作和維護(hù)要求嚴(yán)格,設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)較為困難,且設(shè)備故障時(shí)波及范圍廣,易造成生產(chǎn)線整線停線,對(duì)員工的專業(yè)技能要求相對(duì)較高。
本文通過詳細(xì)介紹集中供液系統(tǒng)的組成及主要部件的工作原理,進(jìn)一步了解其使用特性。相較于傳統(tǒng)的單機(jī)過濾系統(tǒng),集中供液系統(tǒng)特點(diǎn)突出、優(yōu)勢(shì)明顯,是今后汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工,及其他機(jī)械加工設(shè)備的應(yīng)用方向,推廣性強(qiáng),市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。