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在機(jī)械加工過程中，應(yīng)用到水溶性切削液，俗稱冷卻液，其主要作用是對(duì)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。長期以來，切削液應(yīng)用過程產(chǎn)生的廢液成為影響節(jié)能減排、解決環(huán)境衛(wèi)生問題的關(guān)鍵。在解決切削液的環(huán)境衛(wèi)生問題方面存在三條路線：第一條路線是徹底摒棄切削液，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；第二條路線是改造傳統(tǒng)切削液，將其負(fù)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(hù)生態(tài)環(huán)境的法規(guī)所接受；第三條路線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(duì)切削液的應(yīng)用過程進(jìn)行研究，提出了切削液的統(tǒng)籌維護(hù)方法，使切削液在使用過程中不集中排放廢液，向零排放更接近一步。
常規(guī)切削液維護(hù)方案
切削液應(yīng)在一定濃度下使用。若在不適當(dāng)?shù)臐舛认率褂?，不僅不能發(fā)揮其應(yīng)有的效果，而且會(huì)引起各種各樣的問題：使用濃度過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濾器堵塞等；相反，如果使用濃度太低，首先容易產(chǎn)生的問題是防銹性能不足而引起銹蝕、潤滑性能不好而導(dǎo)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、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(guī)定的濃度是水基切削液管理的重要環(huán)節(jié)。
（3）系統(tǒng)清理。當(dāng)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，主要是加工過程中產(chǎn)生的細(xì)小顆粒、切削液本身的生成物、導(dǎo)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(jī)床的內(nèi)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(biāo)，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(xì)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。現(xiàn)在的切削液系統(tǒng)，一般都帶有液體凈化裝置，如網(wǎng)式過濾、沉淀、離心分離、磁分離和網(wǎng)布過濾等。但其中的細(xì)小顆粒和懸浮雜質(zhì)不能全部凈化去除，而在液體中積累。所以要定期進(jìn)行系統(tǒng)的清理，以去除系統(tǒng)的雜質(zhì)。
（4）換液。當(dāng)切削液使用到規(guī)定壽命后，冷卻、潤滑、清洗和防腐性能下降，現(xiàn)場應(yīng)用中可能發(fā)生如下情況：切削液的外觀變化，有變黃、變黑的，也有變混濁的，總的說液體失去其本來的光澤。切削液各種控制指標(biāo)波動(dòng)大：濃度變動(dòng)大，pH值下降，細(xì)菌和真菌高發(fā)，防銹性下降，若進(jìn)行攻絲轉(zhuǎn)矩或四球試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)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(yīng)指標(biāo)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。在加工過程中，切屑的排出依賴于刮屑鏈、濾紙和濾布等，在這個(gè)過程中，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(duì)于集中冷卻的大系統(tǒng)，也有設(shè)計(jì)專用的回用裝置，通過凈化處理后返回到系統(tǒng)中應(yīng)用。
（2）加工中的蒸發(fā)。加工過程中的切削液，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(dāng)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(tǒng)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20萬臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋生產(chǎn)線的統(tǒng)計(jì)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程消耗，而不是換液消耗。換液過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(xiàng)目期，依據(jù)切削液供應(yīng)商的經(jīng)驗(yàn)推薦確定。正常生產(chǎn)階段，依據(jù)液體狀態(tài)變化趨勢(shì)、生產(chǎn)產(chǎn)量和生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間確定。優(yōu)化階段，依據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)、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(hù)階段、清理后維護(hù)階段和換液前維護(hù)階段。清理時(shí)機(jī)，一般在使用壽命一半的時(shí)間；換液前維護(hù)階段，有時(shí)需要適當(dāng)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(hù)階段還要增加防銹劑、殺菌劑和pH調(diào)整劑等添加劑。
切削液統(tǒng)籌維護(hù)方案
1. 基本原理
當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)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(bǔ)加液分加到其他系統(tǒng)，而本系統(tǒng)配制新液。這樣既保證了各系統(tǒng)的添加混配液良好，也使各系統(tǒng)都在一定的時(shí)間之內(nèi)換液。前提條件：一是冷卻液抗菌性和穩(wěn)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(jié)果是液體隨著使用過程消耗掉，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(guī)切削液性能和有效的過濾技術(shù)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行切削液應(yīng)用過程的研究。在切削液的應(yīng)用過程中，切削液主要是被加工過程消耗掉，而沒有被集中排放掉。
3. 實(shí)施過程
（1）劃分切削液系統(tǒng)統(tǒng)籌維護(hù)單元。統(tǒng)籌維護(hù)單元?jiǎng)澐衷瓌t：切削液型號(hào)相同、切削液系統(tǒng)容積相近、加工工件材質(zhì)相同、設(shè)備的位置相對(duì)集中。
（2）實(shí)施步驟。以每個(gè)統(tǒng)籌維護(hù)單元為維護(hù)單位。對(duì)于每一個(gè)切削液系統(tǒng)，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(hù)單元的其它系統(tǒng)中，而本切削液系統(tǒng)配制新的切削液。
清洗系統(tǒng)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)過凈化處理，與原用切削液都作為混配液補(bǔ)加到同一維護(hù)單元的其他它系統(tǒng)中。清洗過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。清洗過程不加入機(jī)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。③過濾法。用濾紙或?yàn)V袋過濾其大顆粒的雜質(zhì)。
4. 實(shí)施案例
某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠的一條缸蓋加工生產(chǎn)線，共有加工中心28臺(tái)，采用單機(jī)切削液供液系統(tǒng)。常規(guī)方案如圖3所示：
統(tǒng)籌維護(hù)方案如圖4所示：
方案實(shí)施過程對(duì)比（見表1）：
五、 效果
（1）項(xiàng)目效果評(píng)價(jià)方式，如表2所示。
（2）實(shí)施效果總結(jié)。① 切削液技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)：濃度每天檢測，指標(biāo)變化平穩(wěn)；pH每天檢測，指標(biāo)變化平穩(wěn)；抗菌性每月檢測，沒有細(xì)菌和真菌的發(fā)生；防銹性每月檢測，指標(biāo)平穩(wěn)，在控制范圍之內(nèi)；硬度每周檢測，指標(biāo)有增加趨勢(shì)，原因是添加的自來水硬度較高，但不影響切削液性能。若使用RO水，硬度指標(biāo)會(huì)更加平穩(wěn)。②切削液成本費(fèi)用評(píng)價(jià)。按換液費(fèi)用所占比例計(jì)算，切削液的費(fèi)用節(jié)約約為10%。③廢液減排評(píng)價(jià)。按切削液的換液過程統(tǒng)計(jì)，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%，即換液過程排放的廢液減少80%。
結(jié)語
將各切削液系統(tǒng)劃分維護(hù)單元，按各維護(hù)單元進(jìn)行切削液的統(tǒng)籌維護(hù)，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(hù)過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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