切削液系统绿色特性分析及优化策略

切削液系统绿色特性分析及优化策略

切削液系统绿色特性分析及优化策略 2011： 1.切削液系统的构成及绿色特性分析1．1 传统切削液供给系统的构成及缺陷切削液系统是切削加工系统的重要组成部分。切削液系统主要包括切削液供给系统和切削液。传统的压力供液式喷雾冷却系统通常由以下部分构成：①切削液泵（冷却泵）：按要求的压力和流量向切削区供给切削液；②切削液箱：储存待用切削液及沉淀用过的切削液；③输送装置（管道、喷嘴等）：将切削液送达加工区；④净化（过滤）装置：从切削液中去除切削过程中产生的切屑及其它机械杂质，使加工区使用的切削液保持清洁；⑤防护装置（防护罩、挡板等）：防止切削液四处飞溅并浸入机床部件内。对照绿色制造理论的相关要求，传统的切削液供给系统存在以下缺陷：（1）使用成本高据德国公司的统计资料，切削加工中使用切削液的费用约占制造总成本的7%～17%，其中切削液供给系统的使用成本（包括系统的清洗、维护费用及附属环保设备费用）占有较大比例。（2）切削液用量不易控制传统的切削液供液方法（如浇注法、压力喷射法、喷雾法等）是通过用较大压力和流量的切削液覆盖切削区来起到润滑、冷却、冲洗等作用。当加工条件发生变化时（如更换工件、刀具等），不易对切削液用量进行调整与控制。（3）资源消耗大传统切削液供给系统使用的冷却泵、液压阀、喷嘴等零部件精度不高，难以实现对切削液供给方式和供给量的精确控制，达不到微量、均匀、连续、精确供给润滑液的要求，从而需要消耗大量资源。（4）环境污染严重传统的切削液供给系统主要采用切削液内循环方式，其净化装置在切削加工过程中净化效率较低，废液和切屑造成的环境污染程度较严重，相应的治理费用较高。（5）管路清洗难度大传统切削液供给系统中的管线材料主要为不锈钢、铜、橡胶等，地沟则由水泥抹成，不适合进行化学清洗。切削液流经管线时间较长后会形成具有一定机械强度的黑色垢层，给清洗工作造成困难。1．2 切削液的构成及环境影响切削液可分为水基和油基两大类。水基切削液具有较强的冷却能力，其主要成分为水、化学合成液或乳化液，通常添加有防锈剂、极压添加剂等；油基切削液具有较好的润滑性能，其主要成分为各种矿物油、动物油、植物油或复合油，可视需要添加极压添加剂、油性添加剂等。切削液的环境影响主要表现在以下方面：（1）对生态环境的影响切削液对生态环境的危害主要表现为废切削液（废油、废液）对水资源的污染。在切削加工中产生的废油、废液如未经有效处理而直接排放，将会造成严重的水污染。此外，切削加工中使用的切削液会或多或少存留在切屑上，大量堆积的切屑上带有的切削液会污染土壤；对切屑再生利用时切削液的有毒、有害成分也会污染环境。（2）对人体健康、安全、卫生的影响切削液对人体的危害主要表现为：①切削液中的某些添加剂（如常用作杀菌添加剂的苯酚类物质）对人体具有毒性；②切削液中矿物油、表面活性剂的脱脂作用以及防腐、杀菌添加剂的刺激性会使人体皮肤干燥、脱脂、开裂，甚至引起红肿、化脓等；③油基切削液中的矿物油、水基切削液中的碱性物质对人的呼吸器官具有一定危害作用。（3）对安全生产的影响由于切削液中含有各种添加剂，在其使用过程中容易使设备产生腐蚀、生锈，油基切削液则易引发火灾等，对安全生产造成威胁。2．切削液系统的优化策略面向绿色制造的切削液系统应具备如下性能：①供液装置成本低、易安装，供液方式灵活；②供液方法先进，供液参数合理，供液量适当，冷却、润滑、防锈、清洗功能强；③切削液无毒、无刺激性，对操作者无危害，具有生产安全性，对环境无污染或低污染；④系统通用性强，适用于多种切削加工方式和多种工件材料；⑤切削液透明(或半透明)，便于观察加工状态；⑥具有相应的废液处理方法，废液处理方便、价廉；⑦具有高效的过滤、回收装置，可延长切削液的使用寿命和重复利用率，同时可避免较大切屑随废液排出，造成环境污染。为了更好地改进切削液系统的使用性能，实现洁净化、高效化生产，可从供液系统和切削液两方面采取合理措施对切削液系

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