过滤系统在发动机工厂里扮演着非常重要的角色，如何做好过滤系统的选型与规划，需要规划工程师对过滤系统的原理有充分的认识和理解，本文介绍了常见的过滤器分类及其原理，并结合各类型过滤系统的结构组成及功能，对过滤系统规划的技术要求进行了分析和总结。

近些年，随着机加工工业的飞速发展以及对环保的不断重视，各类先进的加工及辅助技术不断引入，湿式加工的不断增多，辅助湿式加工的过滤技术也在发生日新月异的变化。

根据机床结构和布置特点、加工批量等因素可分为单机过滤和集中过滤系统两大类。单机过滤是指设备自身带有过滤器，切削液在该设备内部循环使用，每台设备的废屑单独收集。集中过滤系统是指几台设备或整条生产线采用相同的切削液，使用后的切削液经地沟或管道流入专门的设备进行集中过滤、处理，废屑集中收集，干净的切削液再统一供给各台加工设备使用。单机过滤和集中过滤系统各有优势，需要根据实际的生产情况来确定究竟选用何种过滤形式。单机过滤形式简单，多用在湿式加工设备数量较少的情况下，与厂房结构没有任何关系。集中过滤系统可以对整条加工线的切削液质量进行统一控制，有效延长切削液使用寿命，自动化程度高，厂房内设备布置整齐，运行成本低。

本文从一个专业规划工程师的角度，对过滤系统的选型和规划进行研究、探讨。下面以我公司汽车发动机厂为例，集中探讨一下过滤设备的特点、区别以及选型。

过滤器的种类、原理及其应用特点

过滤系统选型需要根据工况的不同进行选择，主要关注流量、废屑类型以及过滤精度等特点。目前过滤器种类繁多，常用的有重力过滤器、负压过滤器、正压过滤器和预涂过滤器等，以及各种衍生类过滤方式。

1.重力过滤器

重力过滤器（见图）多用于单机小流量设备，原理是依靠金属加工液自身的重力作用，通过滤材（滤纸或滤布）进行过滤；同时废屑和杂质在滤材上形成滤饼，随着滤饼的不断增厚，液体流动阻力增大，液面上升。当液面上升到一定位置时，滤材进行更新，同时排出滤饼。这类系统控制简单，过滤精度多大于30mm，多用于处理切屑，也可通过提高滤纸精度来过滤磨屑。

2.负压过滤器

负压过滤器依靠泵抽动负压仓内的净液，使液体形成真空负压，从而提高液体的流速。与重力过滤器相比，其强调液体的连续性。因此，过滤效率更高，更适合大流量集中过滤系统。真空过滤器控制系统复杂、准确，自动化程度高；过滤精度为15～100mm，多用于处理切削加工所产生的废屑。

3.预涂过滤器

预涂过滤器原理是通过在80～100mm过滤精度的不锈钢滤管上预涂纤维素作为滤饼进行过滤，废液从滤管外表面进入，杂质吸附在滤管表面，干净的液体从滤管内部流出。当过滤罐内压力达到一定值时，冲洗装置开始工作吹去滤管表面附着物并排空，开始新的循环。其特点是过滤精度高5～25mm或NAS 8，流量较正压过滤机更大，系统控制较复杂，多用于磨削油集中过滤系统。

4.正压过滤机

正压过滤机原理上与预涂过滤器类似，是在滤布或滤纸上预涂纤维素作为初始滤饼来进行过滤。其液体过滤原理与预涂过滤器不同，预涂过滤器是通过泵的压力促使液体从滤管外侧流入到滤管内侧。正压过滤器之所以称为正压，是由于随着滤饼的不断增厚，造成上仓体内未过滤的液体不断增多，挤压仓体内的空气形成正向过滤的压力促进液体过滤。当仓体内压力达到一定值时，系统进行更新。由于其机械结构的特点，不适合较大流量的系统，多用于相对小流量的集中系统。既适合于水基切削液过滤，也适合于磨削油过滤。在发动机厂主要用于珩磨切削液的过滤，其过滤精度与预涂过滤器相当（为5～25mm），但机械结构及原理、系统控制更复杂，调试难度更大，且过滤耗材消耗量较预涂过滤器更大。发动机工厂常用过滤设备及特点如表所示。

过滤系统的基本组成及功能

集中过滤系统为满足实际机加设备对金属加工液压力、流量、过滤精度和温度的要求，除以上我们提及的主过滤器外，还需要结合其他组件组成一套完整的系统。

1.负压过滤系统主要组成部分

（1）初过滤/粗过滤 针对铁金属加工采用重力沉淀方式对金属加工液带回的铁屑进行初步分离；针对铝合金废屑自身密度较小、尺寸大的特点，采用通过式过滤方式进行预处理，箱体内格栅板精度很大程度上决定着预处理废屑的尺寸和量。

（2）精过滤/负压过滤 对预处理后液体中的废屑进行二次分离，通过滤纸或滤布进行过滤。

（3）净液箱 在滤材更新时，起到破负压同时保证持续供应的作用。

（4）系统泵 动力核心直接决定系统的供液压力和流量，在负压系统里既是过滤泵又是供液泵。

（5）反冲洗过滤器 由于机加设备技术的不断更新，对过滤精度的要求越来越高，为保证良好的效果，需要对泵供出的液体进行二次过滤以满足更高的要求，一般切削系统分为100mm（机床冲洗）和30mm（刀具内冷）两种需求。

（6）温控系统 温控系统包括换热器及泵组等，作用是保证液体温度稳定，通过换热系统带走切削液带回的切削热和机床热量，由于负压过滤系统流量大及设备结构等限制采用部分冷却原理。

2.预涂过滤系统主要组成部分

（1）初过滤 作用基本同负压过滤的初过滤相同，一般配合磁过滤使用（链条式或梳齿式），可大幅度提高预处理能力，降低预涂过滤器的负担，提高设备运行稳定性。

（2）预涂过滤罐 主过滤罐体保证过滤精度。

（3）预涂/过滤泵 从初过滤或混料箱向预涂过滤罐供液。

（4）混料箱及加料装置 在系统更新时，在混料箱内将纤维素与油混合。然后通过预涂/过滤泵向预涂过滤罐供液，并在3者间形成闭式循环，从而达到将纤维素预涂到滤管上的目的。

（5）净液箱 保证系统更新时满足生产需求。

（6）供液泵 保证液体供应。

（7）换热器及泵组 作用同上，采用全冷却原理，保证整个净液箱箱体内液体温度稳定。

（8）反冲洗过滤器 作为安全过滤器使用，防止系统出现问题时，大的颗粒进入管线损坏机床。

（9）废渣处理过滤机 该设备用于将废渣与液体分离，可采用负压过滤器，也可采用正压过滤器。

（10）正压过滤系统 基本同预涂过滤系统，仅需将预涂过滤器更换成正压过滤器。由于正压过滤系统机械结构可以自行分离废渣和切削液，因此不需要废渣处理过滤机。

随着我们对环境保护的不断重视，为降低金属加工液对环境污染和人员健康的危害，多数企业在选择过滤系统时会增加许多环保组件，如离心式甩干机，主要用于废屑的甩干，降低废屑带液量，保护环境的同时降低了运行成本；烟雾收集系统，过滤收集烟雾降低对环境污染和对人员健康危害的同时，降低切削液消耗量。

过滤系统规划的基本技术要求

作为生产车间动力系统的一部分，集中过滤系统既承担着与水、电和气等能源系统相当的任务，还需要保证较高的运行效率。由于系统内液体直接参与加工过程，影响着加工质量，需要保证供应的液体符合实际加工要求。同时，对于环境保护的不断重视，也为集中过滤系统提出了更多、更高的要求。这些因素不断推动着集中过滤技术的革新与进步，下面我们从运行效率、供应质量以及环保要求等方面对过滤系统进行说明。

1.运行效率

设备自动化程度越高说明技术水平越高，但往往带来的还有高故障率、操控复杂和维修难度的增加。集中过滤系统与机械加工设备不同，对制造精度要求不高，但更关注的是流程控制；流程控制一旦出现问题设备会停机，将严重影响企业正常生产。大众标准要求设备运行效率为98％（7日，3班生产）。如何做到更高的运行效率，需要从设备机械结构、电气程序等更多细节方面入手，在此不作赘述。

2.供应质量

在此，我们不谈切削液化学性质的质量控制，仅针对最常见的参数和关键问题进行分析。

在压力、流量的选择方面，从规划的角度来看，需要根据机床来定义相关参数。在规定供液压力的基础上，一般要求过滤系统流量在机床理论流量的基础上增加20％的余量，这样系统即使满负荷，运行压力也不会太大，运行相对比较稳定。在过滤精度方面，以负压过滤系统为例，主要通过选择合适精度的滤纸或滤布，加上反冲洗过滤器来实现。温度控制则通过换热系统来实现。

针对负压过滤系统，我们更关注如何解决泡沫问题，如何降低切削液的周转率，延长消泡时间，提高供出切削液的质量，减少泡沫对加工和设备运行的影响。针对预涂和正压过滤系统，我们更关注过滤精度是否能够达到。

在回流方式的选择方面，传统地沟式回流方式已经被地上管道供排所取代。根据废屑的材质和尺寸，一般铁金属加工采用压力回流方式，也有部分特殊情况采用重力回流方式，但需要增加很大的冲洗流量；铝合金加工过程中，由于其材质软、重量轻，加工会形成较长的切屑，传统多采用重力回流方式，近些年由于泵技术的革新，回流泵增加了切断废屑的功能，铝合金加工也可采用压力回流方式。回流方式直接决定了机床回流泵的扬程。

结语

过滤系统在发动机工厂里扮演着非常重要的角色，如何做好过滤系统的选型与规划，需要规划工程师对过滤系统的原理有充分的认识和理解，并通过结合现场运行实际情况、滤材技术以及切削液技术，对过滤系统设计提出更高的要求，从而促进技术的不断优化与革新。