磨削加工是軸承機(jī)械加工的最后工序，對軸承成品的精度、性能和使用壽命有直接影響，而加工過程中冷卻液對于防止工件燒傷、改善工件表面精度和粗糙度、提高工件及機(jī)床的防銹能力、延長刀具和機(jī)床的使用壽命有著非常重要的作用。因此合理使用和維護(hù)磨削液在軸承加工過程中至關(guān)重要。
　　1. 切削液的作用
　　在軸承加工過程中采用濕式加工，可以大大提高刀具切削能力和使用壽命，提高產(chǎn)品精度，降低廢品率。濕式加工采用切削液的主要優(yōu)點(diǎn)是
　　1） 潤滑作用：切削液可以潤滑刀具，提高刀具的切削能力；
　　2） 冷卻作用：一定流量的切削液，可以將切削熱帶走，從而降低了刀具的溫度；
　　3） 沖屑作用：切屑液可以將切屑沖刷掉，掉入排屑溝排走，同時溝槽內(nèi)排屑也可以用切削液來實(shí)現(xiàn)水力排屑；
　　4） 提高工件表面粗糙度：切削液將加工面的鐵屑沖走，鐵屑不致劃傷加工面，從而提高了粗糙度；
　　5） 減少銹蝕：選用合適的切削液，可以防止工件、機(jī)床導(dǎo)軌的銹蝕；
　　2. 切削液的合理使用
　　切削液按成份大致可以分為油基切削液和水基切削液兩大類。油基切削液如軸承廠的超精加工使用的以煤油為主添加少量機(jī)械油的切削液。油基切削液通過加工部位后一般只含有磨粒、切屑等固體雜質(zhì)，實(shí)用中只需要分離掉固體雜質(zhì)就能獲得清潔的切削液，因此其處理相對比較簡單。另一類是水基切削液，以乳化液為代表，在乳化液中細(xì)微的油滴高度分散地分布在水中，乳化液中還含有各種表面活性劑及防銹劑等添加劑。乳化液通過加工部位后除含有磨粒、切屑等固體雜質(zhì)外，還輕易滋生微生物。微生物包括細(xì)菌、霉菌、真菌等，這些都是影響乳化液品質(zhì)的主要因素，正常的乳化液含菌量不超過1000個/mg，當(dāng)含菌量達(dá)到10000～100000個/mg時，乳化液就會變黑發(fā)臭，冷卻潤滑效果迅速下降，發(fā)出令人不愉快的氣味，腐蝕設(shè)備，甚至菌體會將過濾器堵塞，這時必須更換全部乳化液并徹底清洗循環(huán)系統(tǒng)。
　　3. 細(xì)菌在切削液中滋生的機(jī)理
　　乳化液中的細(xì)菌可以分為親氧菌和厭氧菌兩類。其中厭氧菌是造成乳化液黑臭的罪魁禍?zhǔn)住Ｈ榛褐锌偸呛幸欢康牟蝗苎酰虼丝傆杏H氧菌在這種環(huán)境下繁殖生長，同時消耗掉乳化液中的不溶氧，造成水體缺氧，這時厭氧菌就會趁機(jī)繁衍增生，厭氧菌以乳化液中的有機(jī)成分和鹽類為營養(yǎng)，同時分解出氨、硫化氫等難聞刺鼻的氣體，厭氧菌分解出的有機(jī)酸使乳化液的PH值下降并與鐵反應(yīng)，使乳化液呈現(xiàn)出灰黑色，這一過程在一定溫度和一定雜質(zhì)量的“死水”環(huán)境中進(jìn)行的相當(dāng)快，乳化液處理系統(tǒng)的目的就是要設(shè)法延緩這一過程。
　　4. 切削液的使用和維護(hù)
　　4.1配置（稀釋） 切削液的配置就是按一定比例加水稀釋。水基切削液非凡是乳化液在稀釋時注重以下幾點(diǎn)：
　　1)水質(zhì) 一般情況下不宜使用超過推薦硬度的水，因?yàn)楦哂捕鹊乃兴械拟}、鎂離子會使陰離子表面活性劑失效，乳液分解，出現(xiàn)不溶于水的金屬皂。即使乳化液是用非離子表面活性劑制成，大量的金屬離子也可以使膠束聚集，從而影響乳化液的穩(wěn)定。太軟的水也不宜使用，用太軟的水配置的乳化液在使用過程中易產(chǎn)生大量泡沫。
　　2)稀釋 切削液的稀釋關(guān)系到乳化液的穩(wěn)定。切削液使用前，要先確定稀釋的比例和所需乳化液的體積，然后算出所使用切削液原液量和水量。在稀釋時，要選取潔凈的容器，將所需的全部水倒入容器內(nèi)，然后在低速攪拌下加入原液，配置時，原液的加入速度以不出現(xiàn)未乳化原液為準(zhǔn)。注重原液和水的加入程序不能顛倒。
　　4.2維護(hù)
　　延長乳化液的使用壽命除了選擇合適的冷卻液的質(zhì)量和合理使用外，切削液的維護(hù)也是非常重要的因素。切削液的維護(hù)工作主要包括以下幾項(xiàng)：
　　⑴ 確保液體循環(huán)線路的暢通及時排除循環(huán)線路的金屬屑、金屬粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂輪灰等，以免造成堵塞。
　　⑵ 抑菌 切削液（非凡是乳化液）抑菌生長至關(guān)重要，在切削液的使用過程中，要定期檢查細(xì)菌含量，及時采取相應(yīng)措施。
　　⑶ 凈化 要及時除掉切削液中的金屬粉末等切屑及飄浮油，消除細(xì)菌滋生環(huán)境。
　　⑷ 定時檢查切削液PH值，有較大變化，及時采取相應(yīng)措施。
　　⑸ 及時補(bǔ)加切削液，由于切削液在循環(huán)使用過程中因飛濺、霧化、蒸發(fā)以及加工材料和切屑的攜帶，會不斷消耗，因此要及時補(bǔ)加新液，以滿足系統(tǒng)的循環(huán)液總量不變。
　　5. 切削液的凈化
　　切削液的過濾凈化即將切削液中一定比例、相對較大的固體顆粒，從切削液中去除的過程。經(jīng)過過濾凈化后的切削液能夠再用于機(jī)械加工中達(dá)到循環(huán)使用的目的。對切削液過濾凈化的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　1） 延長切削液的更換周期：根據(jù)我廠的實(shí)踐證實(shí)，經(jīng)過濾凈化后的切削液的更換周期可以大大加長。
　　2） 提高刀具及砂輪的使用壽命：近幾年的研究表明，如將切削液中的雜質(zhì)（如碎屑、砂輪粉末等）從40μm降低到10μm以下，刀具（或砂輪）壽命可延長1-3倍。
　　3） 提高工件表面粗糙度，降低廢品率。
　　4） 延長管路及泵組使用壽命，切削液中的固體顆粒等切屑會加速管路及泵等部件的磨損。
　　6. 切削液的過濾凈化型式
　　對切削液的過濾凈化大致可以分為過濾和分離兩大類，但在實(shí)際生產(chǎn)中常將他們結(jié)合使用。
　　6.1 分離裝置：
　　1） 沉淀箱：如圖1，在沉淀箱內(nèi)設(shè)有隔除懸浮污物和浮油的分離擋板和隔板，切屑和固體污物則沉淀于箱底。經(jīng)沉淀和隔離浮懸物和浮油的凈化液，流過隔板上方流入沉淀箱的凈液存儲部分。這種裝置適用于凈化各種切削液的切屑和磨屑，非凡適應(yīng)切屑大和比重大的切屑分離。圖2是另一種沉淀箱，它帶有刮板鏈，可將沉淀于箱底的細(xì)切屑和固體污物刮出箱外，落入污物箱。它適合于水基切削液的集中冷卻系統(tǒng)，非凡適合于凈化磨削鑄鐵時的磨削液，沉淀箱對切屑細(xì)末、細(xì)粒子和高粘度的切削油的分離效果不好。
　　圖1 沉淀箱
　　圖2 刮板式沉淀箱
　　2）磁性分離器：磁性分離器早已應(yīng)用于磨削加工過程凈化磨削液，它利用磁性吸附原理，依靠連續(xù)轉(zhuǎn)動的磁鼓清除鐵屑和其他導(dǎo)磁金屬末。分離過程：當(dāng)臟的磨削液流過緩慢旋轉(zhuǎn)的磁鼓吸附區(qū)域時，在磁場作用下磁性的固體粒子被磁化，吸附到磁鼓表面，并被帶出磨削液流動區(qū)，經(jīng)橡膠壓輥擠壓脫水，然后依靠貼著磁鼓的刮板把磁鼓上的磨屑刮下。這種磁性分離器在分離出磁性的固體顆粒的同時，也能清除部分其他非磁性雜質(zhì)。見圖3。它適用于乳化液、水基合成液和低粘度切削油的凈化。
　　3）離心分離器：離心式分離器是依據(jù)冷卻潤滑液和切屑的比重差，通過分離器的高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力來分離切屑的。同樣依據(jù)不同液體的比重差來分離油和水。其凈化過程是帶細(xì)末粒子的冷卻潤滑液由污液管進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部，并隨轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)，靠旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力，促使細(xì)末粒子拋向壁周，凈液由頂部溢出。當(dāng)分離器轉(zhuǎn)子內(nèi)部切屑積聚過多時，要停止過濾，清理轉(zhuǎn)子。見圖4。分離器的性能是由其回轉(zhuǎn)數(shù)、回轉(zhuǎn)半徑所決定。手動卸料和半自動卸料離心分離器可用于乳化液、合成液及低粘度切削油的凈化。離心式分離器分離精度高，但高速回轉(zhuǎn)易發(fā)生氣泡，故不適合大容量分離。
　　４）渦旋分離器：它能分離出切屑細(xì)末和細(xì)粒子，但不能分離出輕的污物和浮油。渦旋分離器原理如圖5。其凈化過程是：帶細(xì)末粒子的冷卻潤滑液沿著圓柱段內(nèi)壁切向壓入，并在圓柱段充分旋轉(zhuǎn)，順著內(nèi)壁盤旋而下進(jìn)入圓錐段分離區(qū)，在分離區(qū)其盤旋強(qiáng)度愈往下愈快，靠盤旋而產(chǎn)生的離心力，促使細(xì)末粒子拋向壁周，而后細(xì)末粒子順著內(nèi)壁下落，由底流口流出。作用于細(xì)末粒子的離心力往往大于細(xì)末粒子身重量的幾倍至幾十倍，所以細(xì)末粒子很易拋出。圓錐體中心由于盤旋而形成一個空氣柱，并在此相鄰處出現(xiàn)低壓區(qū)，促使凈化過的切削液上升，由頂端的溢流口流出。這種分離器一般供給壓力為0.25~0.4Mpa，出口壓力為0.04~0.06Mpa。用來分離含切屑量大或含大切屑的切液時，為了防止圓錐體底流口被堵塞，必須預(yù)先把切削液作重力沉淀或磁性分離處理后才能進(jìn)行。這種分離器適用于高速磨削、強(qiáng)力磨削、一般精磨加工中凈化合成液、乳化液和低粘度油基切削液。
　　各種沉淀箱和分離器在選擇時可以合并使用以提高凈化率和凈化程度，例如沉淀箱與磁性分離器并用，可以清除浮油、磨屑、切屑和砂輪末，磁性分離器、沉淀箱和渦旋分離器串聯(lián)使用，可獲得10μm左右的精度。但這種方式只適合單機(jī)小流量的工況，處理量一般不大。
　　6.2 過濾裝置
　　1）重力式紙帶過濾機(jī)：如圖6，用于軸承磨削加工中對磨削液凈化處理的單機(jī)循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用磁性分離器與重力式紙帶過濾機(jī)，過濾機(jī)過濾介質(zhì)采用無紡布，過濾精度20μm。來自機(jī)床的污液自然回流至磁性分離器，經(jīng)過磁性分離器的初級過濾，其中大部分磁性顆粒被吸附出來，然后由磁性分離器出水口流入過濾機(jī)帶漏網(wǎng)的接水盤中，并流到過濾紙上，過濾紙鋪設(shè)在輸送網(wǎng)上，輸送網(wǎng)根據(jù)液位開關(guān)的開關(guān)信號自動輸送污紙。乳化液經(jīng)過過濾紙進(jìn)入過濾機(jī)下部的凈水箱，而雜質(zhì)和污油則被截留到過濾紙上表面。當(dāng)過濾紙被堵塞后，液位開關(guān)的浮球升起，接通液位開關(guān)，驅(qū)動輸送鏈網(wǎng)輸出臟紙，同時走入新紙，濾紙上面的液面很快下降，浮球復(fù)位，走紙結(jié)束，濾紙和濾渣落入污紙箱。該系統(tǒng)可以自動獨(dú)立控制，操作簡單易行，應(yīng)用最為廣泛，過濾精度根據(jù)濾紙的選擇而定，我公司生產(chǎn)的該系列過濾機(jī)規(guī)格有25L/min~2000L/min。
　　2） 平床紙帶過濾機(jī)（正壓紙帶過濾機(jī)）
　　正壓式平床過濾機(jī)本體由活動的上箱體和固定的下箱體組成。我公司生產(chǎn)的平床紙帶過濾機(jī)各部分結(jié)構(gòu)名稱如圖7所示。上箱體與兩個油缸連接，可垂直升降。工作時由油缸或氣缸夾緊。上箱體與下箱體之間有濾紙和金屬鋼帶，鋼帶有支撐和輸送濾紙的作用。過濾機(jī)上箱體和下箱體結(jié)合處裝橡膠密封件。工作時，污浮液以一定壓力經(jīng)管道進(jìn)入上箱體，污浮液中的顆粒雜質(zhì)被濾紙截留，過濾后的凈液體收集到凈液箱。當(dāng)濾紙使用一段時間后，浮液的通過能力降低，內(nèi)壓升高到一定程度時，系統(tǒng)將自動切斷乳液的輸入，通過壓縮空氣，將上箱體中乳液驅(qū)除，經(jīng)過一段設(shè)定時間，油缸將上箱體升起，過濾網(wǎng)帶做水平移動，輸入新紙，然后上箱體壓下閉合，開始下一循環(huán)周期。整個控制過程由PLC控制完成預(yù)定動作，控制方式有壓力控制和時間控制可供選擇，實(shí)現(xiàn)連續(xù)過濾，可調(diào)預(yù)設(shè)值并自動換紙。
　　圖7 平床紙帶過濾機(jī)
　　1污液入口 2 入口自動控制閥門 3 柔性軟管 4 過濾網(wǎng)帶 5 氣囊 6 上箱體 7 下箱體 8 凈液出口 9 壓力控制閥門10 集污車 11壓縮空氣入口 12 四位閥門13 污液分配器 14 清洗噴嘴 15 清洗液回流管 16 清洗液收集箱 17 凈液箱
　　3)負(fù)壓過濾機(jī)
　　負(fù)壓過濾機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種過濾形式，負(fù)壓過濾機(jī)又有多種形式。負(fù)壓過濾機(jī)主要有紙帶負(fù)壓過濾機(jī)、霍夫曼負(fù)壓過濾機(jī)等幾種形式。
　　3.1）紙帶式負(fù)壓過濾機(jī)
　　圖8為我公司生產(chǎn)的紙帶負(fù)壓過濾機(jī)。紙帶負(fù)壓過濾機(jī)是一個大箱體，在箱體的底部有一個負(fù)壓室，負(fù)壓室上部與臟液箱之間用一個不銹鋼濾紙支架分開。污液進(jìn)入污液箱后，切削液通過過濾介質(zhì)進(jìn)入負(fù)壓室，泵從負(fù)壓室抽走凈液供給機(jī)床使用。在泵的抽吸作用下，負(fù)壓室會形成一個負(fù)壓，加速介質(zhì)的過濾速度，當(dāng)雜質(zhì)在濾紙上堆積形成的“濾餅”，達(dá)到一定厚度時，負(fù)壓室內(nèi)的真空繼電器會啟動排污刮板驅(qū)動濾紙運(yùn)行一段距離，使臟紙走出過濾區(qū)，同時走入一段新紙，繼續(xù)過濾。紙帶負(fù)壓過濾機(jī)過濾速度快，過濾精度高，對切削液無要求。
　　3.2）霍夫曼過濾機(jī)
　　污液進(jìn)入過濾介質(zhì)上部，過濾介質(zhì)以金屬排鏈作為托架，使用風(fēng)機(jī)在負(fù)壓室抽吸空氣，從而形成負(fù)壓，迫使切削液通過過濾介質(zhì)，進(jìn)入負(fù)壓室。切削液表面的浮油等雜質(zhì)可以被吹到濾餅?zāi)┒耍S濾餅一起排出過濾區(qū)。當(dāng)濾餅增厚，阻力增加，負(fù)壓達(dá)到設(shè)定值時，排鏈拖動濾布走出過濾區(qū)，同時走入新紙，繼續(xù)過濾。整機(jī)由PLC可編程序控制器自動控制，具有故障自診斷功能，適合現(xiàn)代無人加工環(huán)境的要求。如圖9所示。
　　7)切削液的集中過濾
　　切削液的循環(huán)方式有單機(jī)過濾和集中過濾兩種型式。單機(jī)循環(huán)過濾就是每臺機(jī)床的過濾系統(tǒng)各自獨(dú)立。單機(jī)循環(huán)過濾系統(tǒng)一般是軸承加工機(jī)床出廠時設(shè)備自帶的，一般比較簡陋，過濾精度比較低，只能滿足低精度軸承生產(chǎn)要求，不能滿足高精度、低噪音軸承的需要。這種獨(dú)立的過濾循環(huán)方式，一般適合與機(jī)床數(shù)量不多或使用不同切削液的工況。對于采用濕式加工的大型機(jī)械加工廠，推薦采用集中過濾方式。集中過濾系統(tǒng)是現(xiàn)代濕式加工過濾的趨勢，與單機(jī)循環(huán)系統(tǒng)相比，集中過濾的優(yōu)越性表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　1)占地面積小：大型集中過濾系統(tǒng)比單機(jī)過濾相對占地面積小得多。
　　2)便于治理：添加切削液時點(diǎn)數(shù)少，可以減少切削液治理人員，廢切削液可以集中處理，環(huán)境污染小；排出的鐵屑集中，便于運(yùn)輸處理；切削液的使用情況可以集中檢測。
　　3)過濾精度輕易控制；
　　4)輕易實(shí)現(xiàn)自動控制。
　　圖10是典型集中過濾系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)有自動配液系統(tǒng)、供液管道、刮板粗過濾、紙帶負(fù)壓過濾機(jī)精過濾、增氧滅菌、浮油清理、供液泵組及電氣自動控制系統(tǒng)組成。
　　切削液由管道通過車間內(nèi)供液管道輸送到機(jī)床或自動線，并將切屑沖到回液系統(tǒng)，在壓力噴嘴的作用下，切屑和乳化液經(jīng)過架空管道或地下管道系統(tǒng)回流到過濾系統(tǒng)。在過濾系統(tǒng)中的乳化液先經(jīng)過刮板沉淀槽粗過濾，較大的切屑由刮板輸送機(jī)送到集屑箱內(nèi)，然后乳化液再由負(fù)壓過濾機(jī)精過濾，兩次過濾后的凈液由泵組重新送回到車間。該系統(tǒng)供液泵組采用變頻恒壓供液技術(shù)，保證整個過濾系統(tǒng)供給壓力和流量的穩(wěn)定，當(dāng)車間內(nèi)使用切削液的設(shè)備數(shù)量變化時，管道中的壓力也產(chǎn)生變化，壓力傳感器就會發(fā)出信號，泵組將自動調(diào)節(jié)流量，使車間管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力恒定。配液系統(tǒng)由配液槽與配液泵及相應(yīng)的管道和調(diào)節(jié)閥組成，可根據(jù)設(shè)定的數(shù)值自動配液。增氧裝置對液槽定期增氧，抑制厭氧菌的增長，有效延長切削液的使用壽命。除油裝置自動清除液面浮油，避免浮油對切削液的腐蝕。系統(tǒng)設(shè)有液位檢測系統(tǒng)，對液位自動檢測，并輸出信號。設(shè)有自動補(bǔ)水功能，對系統(tǒng)自動補(bǔ)水。電氣控制有手動／自動／半自動／假日循環(huán)四中模式，以滿足不同工況下的使用。在廠休及節(jié)假日期間，為防止切削液長期靜置腐敗，系統(tǒng)增設(shè)再循環(huán)泵，在系統(tǒng)停止運(yùn)行后，在控制面板選擇假日循環(huán)模式，系統(tǒng)自動啟動再循環(huán)泵，使切削液保持流動，可以有效抑制細(xì)菌滋長，大大延長切削液的使用壽命，達(dá)到節(jié)約成本的目的。
　　冷卻液集中過濾系統(tǒng)對生產(chǎn)車間的磨削液進(jìn)行集中供液、集中處理，可以對冷卻液進(jìn)行集中過濾、除油、增氧、殺菌，實(shí)現(xiàn)對其濃度、pH 值和菌落數(shù)的控制，從而保證冷卻液不發(fā)生變質(zhì)，延長冷卻液的使用壽命。冷卻液的集中過濾，循環(huán)使用，在降低生產(chǎn)成本，降低工人勞動強(qiáng)度，改善車間工作環(huán)境，減少環(huán)境污染的同時，還可以實(shí)現(xiàn)對廢冷卻液的集中處理，從而進(jìn)一步減少對環(huán)境的污染。重要的是，冷卻液集中過濾系統(tǒng)使冷卻液質(zhì)量長期穩(wěn)定，保證了軸承套圈磨削加工的需要。
　　磨削液集中供給與過濾系統(tǒng)具有很大的推廣價值，一次性投入并不算大，但是資源節(jié)約效果明顯，社會效應(yīng)好，對廠房改造要求不高。