机械工厂切削液过滤的方式
摘 要 本文介绍常见湿式加工系统采用过滤器的形式，以及供液、回液方式，各种
不同方式与土建和各公用专业的关系。

在最近的项目中采用湿式加工方案的越来越多，以下谈一点个人对湿式加工涉
及到的问题的体会。

1 湿式加工概念 所谓湿式加工，简单的讲就是在金属切削过程中，采用大量有一定压力和流量
的切削液冲洗刀具和被加工部位，废屑收集，废液经过滤后重新使用的一种加工方式。
从而减少刀具和切屑、工件之间的摩擦，带走切削热，有效提高加工质量、延长刀具
使用寿命、改善工人劳动环境。

切削液使用后经过沉淀、过滤可以再重新使用。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
滤箱，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，总的运行成本低。

2 几种常见过滤器

机械加工行业中过滤系统常采用的过滤器有真空纸带过滤器、滤芯式过滤器、
吸附层过滤器、滚筒过滤器、重力过滤器等。

2.1 滤芯式过滤器

滤芯式过滤器常用于机械加工要求精度高、废屑成末状的超精加工过滤，或做为

二级过滤提高过滤精度时使用。过滤精度1至3μ，单个滤芯的过滤能力为0.8l/min。
废液从滤芯外表面进入，杂质被隔离在滤芯表面，杂质越积越厚，当滤芯无法正常工
作时，从滤芯内部向外吹压缩空气，清除杂质，重新开始过滤。滤芯为尼龙材质，使
用寿命非常有限，平均为4～5年。滤芯式过滤器内部由许多滤芯组成，根据流量的
不同使用不同的数量

2.2 吸附层过滤器

吸附层过滤器的过滤精度为3～8μ，单台过滤机的处理能力为1～600m3/h。原
理是利用吸附在滤芯上的纤维素或硅藻土起过滤作用。滤芯使用不锈钢钢丝制成。过
滤开始之前，先在过滤器内添加介质（纤维素或硅藻土），并使其吸附在滤芯表面形
成过滤层，然后过滤开始，废液从滤芯外表面进入，杂质被吸附在滤芯表面，干净的
液体从滤芯内部抽出，当过滤层的厚度达到预定值时，清洁单元开始工作清除并排出
滤芯表面附着物，新的循环开始。

2.3 滚筒过滤机

滚筒过滤机一般用在车、铣、钻、攻这类切屑较大的机械加工中，单一的滚筒过
滤机过滤精度在100μ以上，过滤精度较低。

2.4 重力过滤器

重力过滤器是依靠切削液本身的重力作用，使液体在经过滤布后，废屑和杂质
留在滤布上并逐渐形成滤饼，随着滤饼厚度的增加，液体流动阻力增大，液面上升。
当液面上升到预定位置时，滤布前进排出滤饼，开始新的循环，干净的液体重新使用
的一种过滤方式。过滤精度为30～50μ。它与真空纸带过滤器最大的区别在于真空
过滤器依靠泵来抽取干净液体，净液箱内形成真空，液体流速快。重力过滤器控制简
单，而真空过滤器控制系统复杂、准确，自动化程度高。

2.5 真空纸带过滤器

2.5.1 形式简述

真空纸带过滤器适用于大多数的机械加工行业，是最常见的集中过滤系统。

工程中常常几个配合起来使用，根据系统精度和流量要求，有时配置为一套粗
过滤器一套精过滤器，有时配置为一套粗过滤器两套精过滤器。整个系统结构复杂，
占地面积较大。

2.5.2 真空纸带过滤器特点

2.5.2.1 精度控制

过滤精度可以根据需要进行控制，通常为15～80μ，单机流量设计范围在15～
1800m3/h，精度范围和流量范围都比较大。系统内的切削液每小时可以循环7～10
次。过滤器体积由流量决定，但宽度取决于滤布的宽度。通常粗过滤器宽度1.5m左
右，精过滤器宽度2.5m左右。这种过滤器的过滤精度靠滤布和滤饼来控制，其中起
主要作用的是滤饼。污液在经过滤布时废屑颗粒被留在滤布上，形成滤渣层，叫做“滤
饼”。随着废屑颗粒的增多，有些滞留在滤渣层表面，使滤饼增厚，有些进入滤渣内
部，减小滤渣缝隙，增加滤饼密度。滤饼越厚、密度越大，过滤精度就越高。在提高
过滤精度的同时液体流动的阻力会增加，净液箱真空度就会变大。当真空度达到预定
数值时，阀门开启，纸带前进，排出滤渣，开始新的循环。干净的液体从净液箱输送
到加工设备使用。

2.5.2.2 介质选用

过滤介质常采用无纺布，但无纺布是不能循环使用的，而且会造成环境污染。现
在有一些厂家使用循环过滤带，是一种尼龙材质的过滤介质。铸铁件加工线过滤系统
使用的循环过滤带能使用2～3年，其它加工件的过滤带使用寿命更长。循环过滤带
价格较贵，每米的价格是无纺布的250倍左右。

2.5.2.3 配置 过滤设备可以配备冷却循环系统，使过滤后的切削液温度稳定，确保零件加工
质量。还需配备除油装置，用来去除液体中的油质。系统通常配备有自动、半自动、
手动和假日循环四种模式。系统需要配置几个甚至十几个泵，有的是正常生产时使用
的系统泵，用来维持系统压力；有的是污水泵，排污水时使用；有的是系统维护时使
用的；还有的是备用泵。值得一提的是假日循环泵，当生产线停止加工的时候采用假
日循环泵，保持系统内液体流动性，节约能耗的同时防止切削液变质。除假日循环泵
以外，其它泵的功率都非常大，根据系统流量的不同，单台泵的功率大的可达上百千
瓦。例如，一汽集团无锡柴油机厂，发动机生产线的一套过滤系统流量为2840m3/h，
共有10台泵，每台泵的功率均为90kW。

系统内切削液的浓度、质量需要每天检测控制，增加添加剂防止液体变质。过
滤器通常配有自动补液装置，适当添加原液或水，保证系统内液体浓度在许可范围，
常采用的浓度为90％～95％。切削液原液是一种不易燃烧、不爆炸的液体，化学性
质稳定。可以小批量存放在车间内，也可以大批量存放在库房内。切削液的存放要求
通风要好，温度最好控制在0℃～40℃。如果使用进口切削液，再加上科学的保养，

可以使用2年，甚至更长时间。目前国产切削液的性质还不十分稳定，生产使用时间
略短一些，价格也较进口的便宜。

如果要求的精度高，真空纸带过滤器还可以与其它形式的过滤器配合使用，有
效提高过滤精度。

2.6 水力漩流过滤器 水力漩流过滤器利用的是物理原理，物体所受离心力的大小与物体重量有关。
高速液流从进液口以切线方向进入圆锥形过滤器，形成漩流。固体颗粒随
液体一起做回旋运动，由于固体颗粒比重大于液体，在离心力作用下，运动过程中的
固体更容易向容器壁移动，遇到容器壁后向下滑落，从排渣口排出。液体边回旋边下
降，在过滤器内部形成一个圆柱形低压区，当下降的液流回转半径与低压圆柱半径相
同时，液流受到从排渣口进入气体的影响而向上运动，从过滤器上面的出液口排出。

这种过滤器结构简单，价格便宜，过滤精度高，达到10～50μ，常用于清洗机
或单机过滤。水力漩流过滤器对进入的液体流量有着严格的要求，流量过小难以形成
理想效果的漩流，分离效果差；流量过大液体充满过滤器无法形成漩流，起不到分离
作用。另外，过滤效果与杂质密度有着直接的关系，小密度的杂质颗粒没有大密度的
杂质颗粒分离效果好。例如，铸铁颗粒的过滤效果要优于铝合金颗粒。

2.7 磁力过滤器

磁力过滤器是利用磁性对导磁颗粒的吸引作用，使用过的液体流过磁场，导磁
颗粒被留下，其余通过的一种过滤方式。主要是针对铁屑使用的，可以利用这一特点
对铁屑进行分离。例如被加工件既有铁又有铝的成份，可以先使用磁力过滤器将铁屑
分离出来单独收集，然后再使用其它过滤器过滤。

3 过滤器的供、回液方式

这一部分是主要针对集中过滤系统而言的。过滤器和设备之间的供液、回液方
式有许多种，采用的方式不同对厂房结构的影响就不同。有的过滤器布置在地下室，
有的布置在厂房地坪上。如果布置在地下室就需要有地沟，有地沟，就必须要在设计
初期考虑地沟的位置、深度，因为地沟的位置、深度会对厂房柱子产生很大影响。如
果地沟中心线距离柱子的中心尺寸不超过1米，那么地沟的地下结构恐怕就得和厂房
柱子的地下结构一起施工了。如果柱子与地沟因为种种原因不能同时施工的话，在设
计阶段最好避免两者相互干涉，否则的话将会给施工带来麻烦。

在工厂设计初期，如果确定采用湿式加工的方案，建筑、结构和公用各专业就
需要考虑供液、回液方式对本专业的影响，做到未雨绸缪，尽可能的一次规划到位。

以下介绍几种常见的集中过滤系统采用的供、回液方式。

3.1 空中供液、地沟回液

机床布置在车间地坪上，过滤器布置在地下室内。每台机床都设置有
排屑口，使用后的切削液从排屑口流入地沟，经地沟回流到过滤器内，过滤干净的切
削液在压力作用下从空中管道供应给机床使用。

地沟通常为400mm～500mm宽，具有1％～2％的坡度，国内厂家设计的坡度常取
2％。地沟起点处深度为地下300mm～400mm深，当生产线长度较长时，最深处可深达
2.5m以上。地沟内每隔6～8m设置冲屑口一个。冲屑口的作用是用干净的液体冲刷
地沟底部，防止废屑在地沟底部堆积。每个地沟拐弯处也需要设置冲屑口。冲屑管从
供液管引出，到地沟内管径变小，提高冲屑管压力。

在地沟最深处设置一泄漏控制阀，如果地沟有任何泄漏可以及时反馈信息，防止
地下水污染，节约能源。

这种回液方式涉及到的地下特构是最复杂的，地沟、地坑的位置、深度都是结构
专业最关心的问题。当地下特构与厂房柱子距离较近时，厂房柱子基础就不得不考虑
到地下特构的影响，往往会采取将柱子基础下沉的办法来避免地沟与柱子基础相互干
涉。公用专业地下管网的布置也必须要考虑到地沟的问题，及早避免地沟之间的相互
交叉，尽可能减少施工的麻烦。地沟的布置通常是与生产线平行的，也会有部分垂直
的支沟（有时是主沟）。支沟深度较浅，主沟深度较深。

另外，由于集中过滤系统通常流量较大，所以供液管管径也非常大，可达400mm
甚至更大。根据系统流量不同，供液管有时为两根。还有排污管、供水管、供气管等
空中管道，具体管径和重量必须要等到过滤设备订货、设计之后才可能最终确定，但
这些载荷在工厂设计之初，考虑厂房吊点载荷时是必须要考虑进去的。

地沟一种是通过式的，一种是旁置式的。通过式的地沟对应的设备下面是V形槽，
槽体与地沟相通；旁置的地沟通常是从设备后面经过，设备后面是与地沟相通的液槽。
地沟一般做成明沟，上面设置钢盖板。通过式地沟在设备下方不需要设置盖板，旁置
式地沟全部需要盖板。

国内常见的地沟形式有三种：

A、刮板沟：常见于干式加工，也可用于湿式加工排屑。沟底部为平底，内部设
置有刮板链等输送装置。

B、叉拉沟：常用于团状废屑的排屑系统，沟内部设置有叉子。

C、U形冲沟：地沟成U形，由3块钢板组成，两侧壁各一块4～6mm厚，底部一
块8mm厚钢板，焊接而成。该地沟具有一定坡度，且内部设置有冲屑口。这种沟在湿
式加工排屑系统中最为常见。

由于过滤设备体积大，内部盛满切削液，所以放置过滤器的地坑需考虑地基承载
力的要求。地坑底部及侧壁常常需要有预埋件，底部预埋工字钢用来调平设备，侧壁
预埋钢板方便钢构件的安装。

3.2 空中供液、地下集中、空中压力回液

机床和过滤器都布置在车间地坪上，地面下布置有回液罐。每台设备
都有排屑口，使用后的切削液从排屑口排出，经地沟流入回液罐，当液面到达预定高
度时，回液泵开启工作，废液在压力作用下直接流回过滤器，干净的液体再经空中管
道送至机床。

这种回液方式适用于U形布置的机床，可以减小地沟长度，减少深
地沟数量。

回液罐设置在地面以下，在估算回液罐最小体积的时候通常考虑液罐有效容积可
以容纳所服务设备40秒种（甚至更长时间）的排液总量。每台
回液罐服务3台设备，假如每台设备的流量为400l/min，那么回液罐的有效容积最
小为0.8m3。与回液罐配套使用的回液泵需要设置两台，一用一备。

过滤器本身布置在地面上可以减少地下特构工作量，设备布置起来也更加灵活。

3.3 空中供液、地下集中、空中重力回液

这种回液方式与“空中供液、地下集中、空中压力回液”结构相似，

最大的区别在于该回液方式主要依靠的是重力。废液从设备出来流入地沟后，在重力
作用下流入回液罐，当液面上升到预定值时，回液泵开启，液体流入空中回液槽，然
后在重力作用下流回过滤器。

这种排液方式最显著的特点是空中有回液槽，就好像是将回液地沟架在空中一
样。空中回液槽是带有一定坡度的，“空中供液、地下集中、空中压力回液”的回液
管在空中是水平的，在这点上两者也有所不同。

3.4 空中供液、空中压力回液、全地面布置

这种布置方式最大的优点是所有设备全部布置在地面以上，一台设备配备一套
回液装置。没有地沟、地坑之类的特构，厂房形式简单、设备布置灵活、工作环境舒
适。

废液从设备出来进入回液罐，在回液泵压力作用下直接回到过滤器。过滤干净
的切削液从空中管道供应给各台设备使用。

该回液方式对设备本身的要求与上述各种方式不同，要求每台设备都配备有各
自的回液罐和回液泵。有的设备采取加高床身的办法，将设备下面做成整体的液箱做
为回液罐使用，并配备回液泵。也有的设备将整个回液装置设置在机床旁边。

采用这种回液方式会增加空中管道的数量。一台设备一根回液管道，虽然一根
管道的重量很轻，但数量之大无疑会增加厂房吊点所需考虑的载荷。

3.5 空中供液、空中重力回液、全地面布置

这种布置方式与“空中供液、空中压力回液、全地面布置”的唯一不同点就是该
回液方式是压力与重力相结合的。废液从设备流入储液罐后在压力作用下进入重力回
液槽，然后在重力作用下流回过滤器。重力回液槽与“空中供液、地下集中、空中重
力回液”的重力回液槽相同。所有设备也是全部布置在地面以上。

4 结束语

以上介绍的几种方式除采用空中重力回液槽的形式以外，其它的几种方式均较常
见。湿式加工的切削液过滤形式、过滤器的选择以及回液方式的选择都与多种因素有

关，每种布置方式都有其自身的优点和难以避免的缺点，不可能定性的推断哪种方式
最好，只能是具体项目具体分析，综合比较后选用一种最恰当的方式。这就要求我们
工艺和土建、公用各专业紧密配合，充分沟通，把可能出现的问题解决在设计的最初
阶段。