完善切削液系統(tǒng)管理創(chuàng)造環(huán)保經(jīng)濟(jì)雙贏

廣東鴻圖科技股份有限公司 （高要 526108） 徐國慶

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。

1.切削液的管理使用

本公司是專業(yè)的鋁合金壓鑄廠，零件材料為壓鑄鋁合金，機(jī)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(jī)床上配備獨(dú)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(fù)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(jī)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(jìn)行了管理，總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）配備專職的切削液管理員，對機(jī)床切削液和油類進(jìn)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p H值。

（5）加工結(jié)束后，用切削液軟管沖洗掉機(jī)床和夾具表面的切屑和粒渣。打開機(jī)床防護(hù)門，使機(jī)床加工區(qū)的潮濕空氣散去。

（6）切削液的凈化采用獨(dú)立的單機(jī)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(jī)床冷卻系統(tǒng)，減少切削液中細(xì)菌生長機(jī)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(jī)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.切削液的凈化

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(jìn)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(qiáng)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(dú)立的單機(jī)重力式紙帶過濾方式。

圖1所示為重力式紙帶過濾裝置示意圖，它以無紡布過濾方式來凈化切削液，過濾精度為10μm。來自機(jī)床儲液箱的污液通過泵送至過濾裝置的緩沖管中，流出到過濾裝置的過濾篩托盤內(nèi)，并流到過濾紙上，而過濾紙座落在鋼絲網(wǎng)上。屑渣和浮油沉積在紙帶上，凈化的切削液在重力作用下將滲透過濾紙，進(jìn)入到下面的凈液箱中。當(dāng)過濾紙的毛細(xì)孔被屑渣或油污漂浮物堵塞時，每天由專門的切削液管理員負(fù)責(zé)將過濾能力下降的過濾紙移動一段距離（200～400mm），于是新的過濾紙就參加工作，與此同時將粘附有屑渣的過濾篩中的細(xì)碎鋁屑倒入到機(jī)床排屑槽內(nèi)。

圖1 重力式紙帶過濾裝置示意圖

3.切削液的回收處理

整個機(jī)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(jī)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(fèi)，設(shè)計了切削液回收池如圖2所示，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，池外挖有一個1m3容積的沉入地下的切削液收集池，地下的切削液收集池中安裝有一個潛水泵，將收集的切削液泵入地面切削液收集箱中，根據(jù)具體零件加工要求進(jìn)行重新配制，回用到機(jī)床加工中。在鋁屑收集池和地下切削液收集池的四壁貼有光滑的瓷磚，保證了切削液清理方便的同時，也減少了切削液被污染。在人字屋頂上布置了自來水噴頭，每天定時開關(guān)，通過噴出的自來水，將鋁屑上帶有的切削液沖下來，即可方便清理鋁屑收集池，避免其在裝運(yùn)清理過程中污染周邊環(huán)境，又可通過重新配制回用，減少浪費(fèi)。

圖2 切削液回收池工作原理圖

（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(fèi)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(jī)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(jī)床臺面和夾具出現(xiàn)生銹的現(xiàn)象。會出現(xiàn)機(jī)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(jī)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(jī)床加工零件工藝需要的濃度，進(jìn)行取用配制，然后就可以再倒入具體的機(jī)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(diǎn)日停機(jī)，對公司的機(jī)床分批次、定期徹底更換清洗機(jī)床冷卻系統(tǒng)。結(jié)合南方的氣候特點(diǎn)，機(jī)床的清理周期確定為3個月，減少切削液中細(xì)菌生長機(jī)會。具體操作方法為，先將機(jī)床儲液箱內(nèi)的切削液通過機(jī)床泵抽到預(yù)備的容器內(nèi)，進(jìn)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(jī)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(jìn)行徹底清理，對收集起來的變質(zhì)發(fā)臭的廢切削液進(jìn)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(rèn)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。隨著環(huán)保要求的逐漸提高，因此，未經(jīng)處理的廢切削液不得任意排放。必須對廢切削液進(jìn)行回收處理，這樣既符合環(huán)保要求，又可節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。

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(dá)到了減少污染和浪費(fèi)的目的。

4.切削液使用的注意事項

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。配制切削液時應(yīng)先將水放在配制桶內(nèi)，再根據(jù)濃度要求將乳化油慢慢注入水中，一邊注入，一邊攪拌，使其形成均勻的切削液。配制切削液時還應(yīng)先測量水質(zhì)硬度，水的硬度通常用每升中所含硬度礦物質(zhì)碳酸鈣的毫克數(shù)表示，即用ppm表示，水的硬度應(yīng)在100～200ppm（即×10－6）之間。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(xì)菌的繁殖。為此，需進(jìn)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(jī)床和工件，而且切削液不易變質(zhì)，使用壽命長。由于水的價格較貴，主要用于帶空調(diào)環(huán)境的精密加工等有特殊要求的場合。

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(jī)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。按目前公司300余臺數(shù)控機(jī)床的規(guī)模計算，切削液回收節(jié)約開支約30萬，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。