基于金属橡胶的DK7720型线切割机床过滤系统的改进设计及试验.pdf

功能都件 F u n c lIo n U n ils 基于金属橡胶 的 D K 7 7 2 0型线切割机床过滤 系统的改进设计及试验 朱 岩① 董秀 萍② 张凯① ①装 甲兵技术学院， 吉林 长春 1 3 0 0 3 1 ； ②北京S - 商大学，北京 1 0 0 0 4 8 摘 要 针对现有 DK 7 7 2 0型线切割机床过滤系统存在的问题进行分析， 提出过滤 系统改进设计方法。采用 新型过滤介质金属橡胶作为最终过滤介质 。 通过检验过滤系统改进前后的 p H值、 导电率、 污染度等 级、 切割工件表面粗糙度对比两种系统的差异性。 关键词 线切割机床 ； 过滤系统 ； 金属橡胶 ； 污染度等级；表面粗糙度 中图分类号 T 1 3 3 9 文献标识码 A DK 7 7 2 0 t y p e we d m f i l t e r s y s t e m b a s e d o n me t a l r u b b e r i mp r o v e d d e s i g n a n d t e s t Z HU Ya n① ， DONG Xi u p i n g ② ， ZHANG Ka i ① A r mo r e d T e c h n o l o g y I n s t i t u t e ，C h a n g c h u n 1 3 0 0 3 1 ， C H N； B e i j i n g T e c h n o lo g y a n d B u s in e s s U n i v e r s it y ， B e ij i n g 1 0 0 0 4 8 ， C H N Ab s t r a c t Li n e a r c u t t i n g ma c hi ne t o o l mo d e l i n v i e w o f t h e e x i s t i n g DK7 7 2 0 fil t r a t i o n s y s t e m t h e a n a l y s i s o f e x i s t i n g p r o b l e ms，pu t s f o r wa r d i mp r o v e d fil t e r i n g s y s t e m d e s i g n me t h o d． Us i n g n e w t y p e o f fi l t e r me d i u m me t a l r ub b e r a s t he fi n a l fi l t e r me d i u m ，t h r o u g h t h e i n s p e c t i o n b e f o r e a n d a f t e r fil t e r i n g s y s t e m t o i mp r o v e t h e p H ，c o n d u c t i v i t y，po l l u t i o n l e v e l ，c u t t i n g t h e wo r k pi e c e s u r f a c e r o ug h n e s s c o mp a r i s o n o f t he di f f e r e nc e s b e t we e n t wo s y s t e ms ． Ke y wor ds we d m ；t he fi l t r a t i o n s y s t e m ；me t a l rub b e r ；p o l l ut i o n l e v e l s；s u r f a c e r o u g h n e s s 切削液作为线切割加工的重要组成部分 ， 除了完 成冷却 、 排屑等功能外 ， 还作 为放 电介质 直接参与加 工_ 1 j 。在实际使用 中， 切削液 由于工作杂质 、 粉屑和 油污染等因素存在不同程度的污染， 对切割速度、 表面 粗糙 度 、 加 工 精 度 等加 工 工 艺指 标 造 成 了很 大 影 响 。为了减轻切削液 中污染物对加工的影 响， 一般 采用过滤系统对切削液进行过滤后使用 。目前的过滤 系统具有过滤面积大 ， 渗透率大等优点 ， 可以满足切削 液供应量上的需求 ， 但是由于过滤介质使用限制和系 统设计中存在的缺陷 ， 普遍有着滤后线切割液污染度 大的问题 ， 不能满足精加工的需求。 在对 D K 7 7 2 0型线切割机床的使用过程 中就发现 有过滤系统存在以下缺陷。图 1 是过滤系统示 意图， 可以看 出现有过滤系 统主要存在着三大缺 陷。 1 隔板 1上开 有 5 m m的圆孔， 几乎 对滤液 的杂质粒子起 不到过滤作用 ； 2 隔 J l 出液室 l过滤室 回液室 图1 DK 7 7 2 0 型线切割机床过滤系统 板 2和箱体中间存在着缝隙 ， 通过这个缝隙， 线切割液 可 以直接进到出液 室内； 3 隔板 2是 1 5 0目金 属丝 网， 理论上最多可以过滤 1 0 0 m以上的固体粒子， 满 足不了精加工的需求。 1 过滤系统改进设计及金属橡胶选择 如图 2所示 ， 过滤系统按照设计思路在原过滤箱 体 的改进下完成 ， 箱体被分成 3个室 ， 分别是 回液室、 过滤室和出液室。回液室 中上部装有 隔板 1 ， 板 中安 装有 6 0目金属丝 网。回液室与过滤室之间安装有隔 板 2 ， 隔板 2上部是实体 ， 下部开有长方形空槽 ， 空槽 内安装有 1 5 0目金属丝网。在过滤室与 出液室之间 ， 焊接一个不锈钢隔板 3 ， 不锈钢板低于箱体上部少许 ， 允许出液室的液体通过空隙流回过滤室， 但不允许过 滤室的液体通过空隙直接流到出液室。在精滤室和出 液室之间安装有金属橡胶过滤系统 ， 过滤系统主要是 由水泵 、 压力表、 金属橡胶过滤介质 以及 过滤器组成 的 ， 水泵用来给金属橡胶提供渗透压力 ， 压力表用来判 断金属橡胶 的实时渗透性能 ， 金属橡胶过滤介质需满 ZU I等 U ，一 q l平 1 图2基于金属橡胶的线切 割机床过撼系统 足过滤精度往 5 0 n 以下 ， 经过滤后 的渗透流量应稍 微大于系统的] 作所需流量 1 ． 5 I Jm i n 。 金属橡胶作为一种新型的过滤介质 ， 它既具备像 金属丝网进行大面积过滤的表面积 ， 又具 备多孑 L 介质 深层过滤的特性 。通过研究得知 。 ， 金属橡胶的水 力直径和它的丝径以及孔隙度密切相关 d d 铭 1 式 【 } _ I d 为水力A径， d 甜为金属橡胶丝径。 通过式 1 f 1 『 以看出 ， 丝径 ≥0 ． 1 0 m i l l ， 孔 隙度 ≤ 0 ． 5的金属橡胶都满足过滤 系统精度 的需求。根据渗 透后的流量要满足系统需求用量 ， 通过试验得知 ， 孔隙 度 0 ． 4的金属橡胶渗透后的流量为 1 ． 6 9 L ／ rai n ， 孔 隙 度 0 ． 3的金属橡胶渗透后的流量为 1 ． 2 3 L ／ m i n 。所以 根据过滤精度和渗透流量特选择丝径 0 ． 1 0 m i l l 、 孔 隙 度 0 ． 4的金属橡胶作为系统过滤试件。 2过滤 系统 实验流程与 实验结果 过滤系统实验流程 图 2所示 ， 实验结果 见表 1 、 表 2所列 。 I 将 原 液 与 水 按 照 一 定 比 例 混 合 成 线 切 割 工 作 液 l 将工作液倒 入原过 滤系统 内，开启机床工作4 h 测量此时工作液污染度 ，加工工件 的表面粗糙度 将原过滤系统内工作液倒入新设计的过滤系统内，并运行系统2 h 测量新系统工作液污染度，切割工件的表面粗糙度 图3 过滤系统实验流程 蒯 2 0 1 4 球 1 0 表 1 溶液污染度对比 回睡野瑶 序 号 名称 污染度 1 原过 滤系统 作液 2 0 ／ 1 7 ／ l 5 2 金 属橡胶过滤 系统 r 作液 l 9 ／ l 6 ／ l 4 利用美国 P A L L污染度检测仪通过对污染度的分 析对比 表 1 可 以得知 ， 原过滤系统的粒子拦截能 力 小于基于金属橡胶的过滤系统的拦截能力。改进后的 金属橡胶过滤系统水 力直径为 6 7 m， 明显优于 1 5 0 目金属 丝 网的过滤 效果 。 表 2 表面粗糙度值对 比 序 号 名称 月 R q ． l 原过滤系统 f 作液切割块 2 ． 3 6 2 2 ． 7 4 7 6 ． 7 l 9 2 金属橡胶过滤系统切割块 1 9 4 3 2 ． 3 3 3 6 ． 3 9 4 从表 2可以看f “， 新过滤 系统滤液切割的 r件 的表面粗糙度好于原过滤系统滤液下切割工件的表面 粗糙度。一方面是【 大 I 为 溶液污染度增高时 ， 溶液 的 粘度增大 ， 造成溶液对铜丝和切割工件的冷却性能变 差 ， 加大工件表面恶化 的机率； 另一方面， 当溶液 禽有 的同体粒子增多时 ， 在切割过程中， 固体粒子处于切割 液和切割工件之间 ， 在切割过程中， 较多的同体粒子很 可能碰到切割表面 ， 增大切割工件的表面粗糙度值 。 3 试验结果讨论 通过对 比实验结果可知 ， 用金属橡胶过滤后 的滤 液无论是在滤液污染度等级还是在表面粗糙度测定值 上都优于原系统过滤后的滤液。这表明基于金属橡胶 的 DK 7 7 2 0型线切割机床过滤系统过滤精度优于原厂 自带的过滤系统 ， 实现了既定的提高滤液清澈度和改 善加工件表面粗糙度的 日的。 参考文献 [ 1 ] 吴娟 ．水 基切 削液对 线 切割 加工 的影 响 [ J ] ． I 艺 j装 备， 2 X 9 1 7 0- 7 2 ． [ 2 ] 张晓燕 ， 魏引焕 ， 任威快 走丝线 切割加 T 中 1 作液性能 对加 I 质 量 的影响[ J ] ．模 制造技术 ， 2 0 0 4 9 6 3 6 4 ． [ 3 ] 侯 军芳 ， 白鸿柏 ， 刘英杰 ， 等 ．新型金 属橡胶孔 隙材料 过滤机制 ‘ 能研 究[ J ] ．润滑与密封 ， 2 0 0 6 4 1 0 9 1 1 2 ． [ 4] 夏宁宏， 姜洪源 ， 李瑰 贤， 等 0 C r l 8 N i9 T i 金属橡胶 多孔材料 的 t 体 渗透性 [ J ] ．功能材料 ． 2 0 0 4 2 2 6 7 2 6 9 ． 编辑谭 弘颖 收稿 日期 2 0I 3 0 8 1 3 文章编号 1 4 1 0 3 7 如粜您想发表对本文的看法， 请将文童编号填入读者意见调查表中的相应位置。