神奇的过滤系统提高机床生产效率
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显然,含有泥浆和杂质颗粒的冷却液会影响车间的加工操作。如果停机清洗冷却液储槽,就必然会减少机床宝贵的生产时间。在面临该问题时,一家设立在印第安纳州的汽车制造厂投资购置了一套冷却液清洁系统,从而减少了机床的停机时间,充分利用了车间的宝贵空间、削减了维修服务成本。
印第安纳州的FCC Mfg.制造厂是FCC公司下属的一家子公司,是世界上为汽车制造商提供自动和手动离合器外壳、扭矩变换器元件、CVT起动离合器以及四轮驱动离合器的生产厂。面临来自全球的竞争和挑战,为了满足客户不断增加的需求,该公司及其母公司经过深入的调研,不断地提高其操作和工艺水平。其目标就是进一步优化准时供货计划、提高零备件的生产质量和解决整个企业的环境改造问题,全面提升企业的生产效率。

图1 从并排放置的两杯冷却液比较图中可以看到,左边的冷却液经过VacuFilter过滤系统处理。右边改变颜色的冷却液表明其内部含有大量的悬浮颗粒,实际上这一冷却液已经经过以前车间里使用的磁性分离器处理
回顾FCC公司在印第安纳州Portland的离合器板生产厂的成长历程,公司最初的生产工艺情况就是这样的。在生产中,该工厂首先用中碳钢钢板将离合器板冲压成形。然后去除离合器板上的毛刺,并用类似于大型砂带机的复杂系统,将其两面打磨干净。按照该公司高级工程师Gabe Dann先生的说法,采用砂带打磨工艺会明显地产生三种不同的结果,Dann先生说:“首先,我们使离合器板达到了必要的厚度,并使其保持在一个很高的精度公差范围之内。然后通过砂带打磨,使离合器板的每一面达到要求的表面光洁度。第三个结果是,采用这一工艺会带来大量的沙泥。” 在这类沙泥中含有离合器板打磨下来的大量金属粉尘以及从砂带上遗留下来的砂粒,这就是由整个工艺所带来的后果。如果对冷却液不进行适当的过滤处理,就会影响产品的质量和生产率(图1)。
该车间原先已经有一套冷却液清洁处理装置,但远远满足不了要求。该车间内的8台机床上,每台都装有各自的冷却液磁性分离器和冷却液储槽。当加工中污染的冷却液经过磁性分离器的表面分离以后,所谓的“干净”液体经循环后又重新返回到工艺流程之中。在磁性分离器上遗留的油泥被刮除后,冷却液就被输送到另外一个独立的容器内。
然而,实际上这一工艺给所谓“干净”的储槽遗留下了不少的油泥,因此每台机床需每星期停机两次,花费2h的时间对冷却液储槽和相关设备进行清洗。此外,由于冷却液的外溅和溢流,机床周围的地面也需要经常的清洁。Dann先生说:“每台机床每星期约损失4h的生产时间,再加上清洁所需的劳务费用,因此,这样的情况实在是无法让人接受。”
此外还包括每星期182L(48gal)冷却液的费用,以及超过10m3(2800gal)水的费用,还有每星期9m3(2400gal)的污水处理费和相应的环保费用。每年所需的机床清洁费用和劳务费用接近9000美元,而适当的污水处理费每年则超过112000美元。Dann先生说:“因此需要采取更好的办法解决这一问题。”
2006年,他在国际制造技术(机床)博览会(IMTS)上发现了这一解决方案。当时,一家传送带、过滤器和分离设备制造商Mayfran国际公司推荐了其VacuFilter冷却液清洁过滤系统。实际上,这一装置适用于任何类型切削液和润滑剂的过滤。该公司声称,除了需要将打磨过程中产生的细小砂粒从冷却液中过滤以外,该系统特别适合于磨削、珩磨、研磨、抛光、深孔钻加工及零件清洗等各种液体的过滤。这一结构小巧的过滤系统既可安装在车间的地面上,也可安装在地板下的地坑内,可为多台机床的冷却液提供过滤服务。FCC公司将每一套过滤装置安装在两台砂带机之间的地面上,以便于冷却液的过滤。
该过滤装置通过由隔膜板支撑的一次性纸质过滤介质汲取被污染的液体,并过滤搜集固体污染物质。然后通过传送带拉动和传动该纸质过滤介质,包括该纸质过滤介质上所携带的污泥和微小砂粒,然后输送到排污区进行处理。该纸质过滤介质的导向通过传感器自动执行,并由该传感器监控真空泵的工作状态。随着污泥和砂粒在过滤介质上的不断聚积,干净冷却液与污染冷却液之间的压差也不断上升。当这些污泥和砂粒聚积到预定的水平时,就会向控制装置发送出一个信号,指示导向器开始动作。在导向周期中,向砂带机输送的冷却液流不会受到任何干扰。

图2 该车间以前采用磁性分离器清洁工艺处理冷却液,从上图中可以看到,经过分离器处理以后的稀松油泥被装入到污泥槽中。相反,从下图中可以看到,过滤器介质以及砂带打磨后的混合泥浆一起通过VacuFilter过滤系统处理,以清洁、连续的薄膜形式排出
VacuFilter过滤系统的设计采用一台真空泵,其零件数量较少,从而减少了维护保养的工作量,提高了设备的耐用性并延长了设备的使用寿命。过滤介质的选用根据不同的应用参数确定,如液体的类型、工件的材料及工艺类型和砂粒形状。该过滤系统不像以前车间里使用的那种磁性分离器,它可以有效地将泥沙从冷却液中过滤出去,包括非铁金属的颗粒(图2)。
自从安装该过滤系统以后,FCC公司的停机时间和清洗时间要比以前砂带打磨操作所需的时间大大降低。Dann先生说,现在,车间每隔3个月、每次只需2h来清洗Mayfran过滤装置,而砂带打磨系统几乎不需要清洁。其工作效率比以前的过滤系统有很大的提高,因为以前的系统需要每隔两个星期就停机清洗一次。
而且,现在的污泥处理也比较简单容易,因为大部分污泥都粘附在纸质过滤介质上,可进行一次性处理。操作员只要将这些用过的过滤器材料放入密封的圆桶内,然后进行适当的处理,这使完成机床的清洁任务比过去的清洁工艺要舒服得多。机床周围的环境也比较干净和安全,实际上在周围也看不到外溅的冷却液,也很少需要采用手工处理泥浆问题。
除了节约劳务费用和时间费用之外,Dann先生说,VacuFilter过滤系统也使该车间的用水量和产生的废水量降低了80%,并且其他的处理费用也同样降低了。由于消除了污泥在表面和砂带机上的聚积,从而提高了设备的使用寿命,同时也使冷却液中的化学剂使用量削减了80%左右。Dann先生说,他更希望在长期的工作中,冷却液中的泥浆和砂粒不再影响机床的运动部件,从而提高机床的使用寿命,并减少机床的维护和保养费用。此外,这些优点也使车间再也不需要使用以前那种储存污染废液的储槽,从而节约了车间的宝贵空间。
Dann先生说:“Mayfran VacuFilter过滤系统帮助我们的工作环境达到了一个新的水平,使我们的生产率和产品质量不断提高,现在可以自豪地说,我们正处在一个适应环保的工艺环境之中。”
原载:《MM现代制造》
上载于:2008-11-28 12:14:42

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