金属磨屑压块方法与流程

本发明涉及金属磨屑压块方法。

背景技术：

在工业化日益发达的今天，对于机械加工件的精度要求越来越高，为了获得更高的产品精度，很多工件都采用磨削或类似于磨削的方式进行精密加工，在加工过程会产生很多磨屑。磨屑内含有金属成分、沙粒、制造砂轮使用的粘合剂以及大量的乳化液或切削油，磨屑不仅对环境造成很大的污染，而且造成资源的极大浪费。

为了减少磨屑对环境的污染，提高磨屑废料的回收利用率，将磨屑中的固体成分与液体成分有效分离至关重要。目前针对磨屑的固液分离技术普遍采用膜过滤的技术，使用过程中有很多的耗材，例如过滤纸、过滤布、滤芯等，同时分离出的磨屑中含乳化液、切削油的比例仍高达60%以上，分离效果的不理想，且大量堆积的磨屑内部温度较高，很容易发生自燃现象，比较危险。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种金属磨屑压块方法，其能将磨屑压成块状，磨屑体积大大减小，且能将磨屑中的液体有效分离，磨屑含液量大大减少，便于磨屑运输和再处理。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种金属磨屑压块方法，采用带液压系统和储料仓的金属磨屑压块处理装置对金属磨屑进行压块处理；

所述金属磨屑压块处理装置包括：顶部设有进料口的平置管状压料仓，底端与压料仓进料口对接的竖置供料管，设于供料管内的预压冲头，驱动预压冲头将供料管内物料压入压料仓中的预压液压缸，通过闸板将压料仓一端开口封闭的出料闸门，驱动闸板开闭的闸门液压缸，由压料仓另一端开口伸入压料仓中的平置压料杆，以及驱动压料杆对压料仓中物料进行挤压的主压液压缸；

所述压料杆与压料仓间隙配合，上述压料仓另一端开口的正下方设有集液盘；压料杆的长度不小于压料仓的长度；所述供料管侧壁设有入料口，该入料口与压料仓进料口的竖向间距小于预压冲头的竖向厚度；

所述供料管还配有向其补充物料的储料仓；储料仓顶部设有投料口，储料仓底部设有出料槽，该出料槽的出料端与供料管的入料口对接；出料槽内设有螺旋送料杆，该螺旋送料杆配有驱动其转动的送料驱动电机；所述储料仓内还设有搅拌杆，搅拌杆位于出料槽正上方，搅拌杆上设有若干搅拌叶，搅拌杆配有驱动其转动的搅拌驱动电机；

所述液压系统包括：一端与主压液压缸无杆腔连通的第一无杆腔输油管路，一端与主压液压缸有杆腔连通的第一有杆腔输油管路，控制主压液压缸工作的主压三位四通电磁换向阀，一端与闸门液压缸无杆腔连通的第二无杆腔输油管路，一端与闸门液压缸有杆腔连通的第二有杆腔输油管路，控制闸门液压缸工作的闸门三位四通电磁换向阀，一端与预压液压缸无杆腔连通的第三无杆腔输油管路，一端与预压液压缸有杆腔连通的第三有杆腔输油管路，控制预压液压缸工作的预压三位四通电磁换向阀，主供油管路，主回油管路，以及向主供液管路供应液压油的变量柱塞泵；

所述主压三位四通电磁换向阀的p口、闸门三位四通电磁换向阀的p口、预压三位四通电磁换向阀的p口分别与主供油管路连通；所述主压三位四通电磁换向阀的t口、闸门三位四通电磁换向阀的t口、预压三位四通电磁换向阀的t口分别与主回油管路连通；所述第一无杆腔输油管路的另一端与主压三位四通电磁换向阀的a口连通，第一有杆腔输油管路的另一端与主压三位四通电磁换向阀的b口连通；所述第二无杆腔输油管路的另一端与闸门三位四通电磁换向阀的a口连通，第二有杆腔输油管路的另一端与闸门三位四通电磁换向阀的b口连通；所述第三无杆腔输油管路的另一端与预压三位四通电磁换向阀的a口连通，第三有杆腔输油管路的另一端与预压三位四通电磁换向阀的b口连通；

所述第一无杆腔输油管路上设有：用于检测第一无杆腔输油管路内液压油压力的主压压力变送器，以及用于调节第一无杆腔输油管路内液压油流量的电液比例阀；所述主供油管路上设有：用于检测主供油管路内液压油压力的供油压力变送器；

所述对金属磨屑进行压块处理的工作过程如下：

a）控制主压三位四通电磁换向阀的阀芯置于左位，主压液压缸驱动压料杆回缩至上述压料仓另一端开口处，再控制主压三位四通电磁换向阀的阀芯置于中位；

b）控制闸门三位四通电磁换向阀的阀芯置于右位，闸门液压缸驱动闸板关闭，再控制闸门三位四通电磁换向阀的阀芯置于中位；

c）控制预压三位四通电磁换向阀的阀芯置于左位，预压液压缸驱动预压冲头回缩至供料管入料口上方，使入料口打开，再控制预压三位四通电磁换向阀的阀芯置于中位；

d）启动送料驱动电机和搅拌驱动电机，通过入料口向供料管补充物料（金属磨屑），供料管内物料达到一定量时关闭送料驱动电机和搅拌驱动电机，停止向供料管补充物料；

e）控制预压三位四通电磁换向阀的阀芯置于右位，预压液压缸驱动预压冲头将供料管内物料压入压料仓中，预压冲头的底端将压料仓进料口封闭，完成对物料的预压，再控制预压三位四通电磁换向阀的阀芯置于中位；

f）控制电液比例阀的阀口于最大开度，控制主压三位四通电磁换向阀的阀芯置于右位，主压液压缸驱动压料杆对压料仓中物料进行挤压，挤压过程中通过主压压力变送器检测第一无杆腔输油管路内液压油压力，当液压油压力达到第一预设值时，逐渐减小电液比例阀的阀口开度，压料杆的挤压速度随阀口开度的减小而同步逐渐减小，第一无杆腔输油管路内的液压油压力随阀口开度的减小而同步逐渐增大；在挤压速度逐渐减小和液压油压力逐渐增大的挤压过程中，物料中的液体通过上述压料仓另一端开口向外流出，并落入集液盘中；当液压油压力逐渐增大至第二预设值时，控制主压三位四通电磁换向阀的阀芯置于中位，压料杆停止移动，延时一定时间再控制主压三位四通电磁换向阀的阀芯置于右位，主压液压缸驱动压料杆回缩一定距离，完成对物料的主压，压料仓中的物料被挤压成块状，再控制主压三位四通电磁换向阀的阀芯置于中位；

g）控制闸门三位四通电磁换向阀的阀芯置于左位，闸门液压缸驱动闸板开启，再控制闸门三位四通电磁换向阀的阀芯置于中位；

h）控制主压三位四通电磁换向阀的阀芯置于右位，主压液压缸驱动压料杆将完成主压的块状物料推出压料仓，再控制主压三位四通电磁换向阀的阀芯置于中位；

i）重复步骤a）至步骤h）。

优选的，所述第三无杆腔输油管路还通过溢流管路与主回油管路连通，溢流管路上设有溢流阀；所述第三有杆腔输油管路还通过补液管路与主回油管路连通，补液管路上设有单向阀。

优选的，所述第三无杆腔输油管路和第三有杆腔输油管路上设有双单向节流阀。

优选的，所述预压冲头配有用于检测其竖向位置的预压位置检测机构，该预压位置检测机构包括：底端与预压冲头顶端固定的竖置载板，设于载板上的磁块，以及由磁块触发的感应器；所述感应器包括：由随预压冲头上升至预设上限位的磁块而触发的上限位感应器，以及由随预压冲头下降至预设下限位的磁块而触发的下限位感应器。

优选的，所述上限位感应器和下限位感应器固定于同一竖置支承件上，该支承件与供料管固定。

本发明能将磨屑压成块状，磨屑体积大大减小，且能将磨屑中的液体有效分离，磨屑含液量大大减少，便于磨屑运输和再处理。

本发明第一无杆腔输油管路上设有：用于检测第一无杆腔输油管路内液压油压力的主压压力变送器，以及用于调节第一无杆腔输油管路内液压油流量的电液比例阀；可以根据主压压力变送器输出的压力信号调整电液比例阀的阀口开度，以控制压料杆的挤压速度；本发明在主压过程中，让挤压速度随着液压油压力的增大而逐渐减小，可以避免磨屑出现喷射现象。

当主压液压缸（压料杆）向前挤压时，会有一部分的压力传递到预压冲头上，由于主压液压缸输出的力远远大于预压液压缸的输出力，当作用在预压液压缸上的反作用力大于预压液压缸所能承受的力时，可以通过溢流阀将预压液压缸无杆腔内的液压油液溢流出一部分，同时预压液压缸有杆腔通过单向阀从主回油管路（油箱）反抽回一部分液压油，使预压冲头向上做出微微的移动，保证预压液压缸保持在安全的工作状态。

第三无杆腔输油管路和第三有杆腔输油管路上设有双单向节流阀，可以通过调节双单向节流阀两端的调整螺钉，适当的控制预压冲头向上或向下的移动速度，使整个的磨屑压块过程较为平稳可靠。

压料杆在完成主压后回缩一定距离，可以减小闸板开启所需要的力。

本发明预压冲头配有用于检测其竖向位置的预压位置检测机构，可以对预压冲头进行精确定位，便于预压冲头底端定位至封闭压料仓进料口的位置，进而使压料仓整体密闭，便于压料杆对压料仓中物料进行挤压。

为避免储料仓中的物料（金属磨屑）因含液量大而贴附在储料仓内壁，本发明储料仓内还设置带搅拌叶的搅拌杆，可对物料进行搅拌，使物料落入出料槽，并由螺旋送料杆输出至供料管中。

附图说明

图1是压料仓和供料管的示意图；

图2是储料仓的示意图；

图3是螺旋送料杆和搅拌杆的示意图；

图4是液压系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施的技术方案是：

本发明处理的金属磨屑，其是由各类使用砂轮为刀具的机床加工金属材料而产生的废弃物。磨屑中含有被加工材料的金属颗粒、磨料粒、粘合磨料粒使用的粘合剂以及大量的冷却液。

磨屑中金属颗粒的形态主要有以下几类：

a、卷曲带状的金属屑，宽度、厚度约为20微米，长度50～140微米；

b、颗粒状金属屑，粒径30～50微米；

c、鳞片状金属屑，厚度20～30微米，长、宽20～50微米；

d、微小球状颗粒，粒径20～30微米。

磨屑中的磨料粒和粘合剂：

砂轮一般是由磨料粒、气孔和粘合剂组成，用于精加工的磨料粒粒径通常为150～65微米，磨削时脱落的粘合剂部分会和磨料粒或金属颗粒粘结成更大的球状颗粒。

磨屑中的冷却液：

磨屑加工为了达到更高的光洁度一般会使用切削油，以好富顿凯利404-m-10切削油为例，

切削油运动粘度：

20℃时20mm²/s，

40℃时10mm²/s；

切削油密度：0.87g/cm³

切削油闪点：165℃。

如图1至图4所示，为了对上述金属磨屑进行压块处理，本发明提供一种金属磨屑压块方法，采用带液压系统和储料仓的金属磨屑压块处理装置对金属磨屑进行压块处理；

所述金属磨屑压块处理装置包括：顶部设有进料口的平置管状压料仓10，底端与压料仓10进料口对接的竖置供料管20，设于供料管20内的预压冲头21，驱动预压冲头21将供料管20内物料压入压料仓10中的预压液压缸22，通过闸板将压料仓10一端开口封闭的出料闸门11，驱动闸板开闭的闸门液压缸12，由压料仓10另一端开口伸入压料仓10中的平置压料杆13，以及驱动压料杆13对压料仓10中物料进行挤压的主压液压缸14；

所述压料杆13与压料仓10间隙配合，上述压料仓10另一端开口的正下方设有集液盘；压料杆13的长度不小于压料仓10的长度；所述供料管20侧壁设有入料口，该入料口与压料仓10进料口的竖向间距小于预压冲头21的竖向厚度；

所述供料管20还配有向其补充物料的储料仓30；储料仓30顶部设有投料口，储料仓30底部设有出料槽，该出料槽的出料端与供料管20的入料口对接；出料槽内设有螺旋送料杆31，该螺旋送料杆31配有驱动其转动的送料驱动电机32；所述储料仓30内还设有搅拌杆33，搅拌杆33位于出料槽正上方，搅拌杆33上设有若干搅拌叶34，搅拌杆33配有驱动其转动的搅拌驱动电机35；

所述液压系统包括：一端与主压液压缸14无杆腔连通的第一无杆腔输油管路41，一端与主压液压缸14有杆腔连通的第一有杆腔输油管路42，控制主压液压缸14工作的主压三位四通电磁换向阀43，一端与闸门液压缸12无杆腔连通的第二无杆腔输油管路51，一端与闸门液压缸12有杆腔连通的第二有杆腔输油管路52，控制闸门液压缸12工作的闸门三位四通电磁换向阀53，一端与预压液压缸22无杆腔连通的第三无杆腔输油管路61，一端与预压液压缸22有杆腔连通的第三有杆腔输油管路62，控制预压液压缸22工作的预压三位四通电磁换向阀63，主供油管路71，主回油管路72，以及向主供液管路供应液压油的变量柱塞泵；

所述主压三位四通电磁换向阀43的p口、闸门三位四通电磁换向阀53的p口、预压三位四通电磁换向阀63的p口分别与主供油管路71连通；所述主压三位四通电磁换向阀43的t口、闸门三位四通电磁换向阀53的t口、预压三位四通电磁换向阀63的t口分别与主回油管路72连通；所述第一无杆腔输油管路41的另一端与主压三位四通电磁换向阀43的a口连通，第一有杆腔输油管路42的另一端与主压三位四通电磁换向阀43的b口连通；所述第二无杆腔输油管路51的另一端与闸门三位四通电磁换向阀53的a口连通，第二有杆腔输油管路52的另一端与闸门三位四通电磁换向阀53的b口连通；所述第三无杆腔输油管路61的另一端与预压三位四通电磁换向阀63的a口连通，第三有杆腔输油管路62的另一端与预压三位四通电磁换向阀63的b口连通；

所述第一无杆腔输油管路41上设有：用于检测第一无杆腔输油管路41内液压油压力的主压压力变送器44，以及用于调节第一无杆腔输油管路41内液压油流量的电液比例阀45；所述主供油管路71上设有：用于检测主供油管路71内液压油压力的供油压力变送器；

所述对金属磨屑进行压块处理的工作过程如下：

a）控制主压三位四通电磁换向阀43的阀芯置于左位，主压液压缸14驱动压料杆13回缩至上述压料仓10另一端开口处，再控制主压三位四通电磁换向阀43的阀芯置于中位；

b）控制闸门三位四通电磁换向阀53的阀芯置于右位，闸门液压缸12驱动闸板关闭，再控制闸门三位四通电磁换向阀53的阀芯置于中位；

c）控制预压三位四通电磁换向阀63的阀芯置于左位，预压液压缸22驱动预压冲头21回缩至供料管20入料口上方，使入料口打开，再控制预压三位四通电磁换向阀63的阀芯置于中位；

d）启动送料驱动电机32和搅拌驱动电机35，通过入料口向供料管20补充物料（金属磨屑），供料管20内物料达到一定量时关闭送料驱动电机32和搅拌驱动电机35，停止向供料管20补充物料；

e）控制预压三位四通电磁换向阀63的阀芯置于右位，预压液压缸22驱动预压冲头21将供料管20内物料压入压料仓10中，预压冲头21的底端将压料仓10进料口封闭，完成对物料的预压，再控制预压三位四通电磁换向阀63的阀芯置于中位；

f）控制电液比例阀45的阀口于最大开度，控制主压三位四通电磁换向阀43的阀芯置于右位，主压液压缸14驱动压料杆13对压料仓10中物料进行挤压，挤压过程中通过主压压力变送器44检测第一无杆腔输油管路41内液压油压力，当液压油压力达到第一预设值时，逐渐减小电液比例阀45的阀口开度，压料杆13的挤压速度随阀口开度的减小而同步逐渐减小，第一无杆腔输油管路41内的液压油压力随阀口开度的减小而同步逐渐增大；在挤压速度逐渐减小和液压油压力逐渐增大的挤压过程中，物料中的液体通过上述压料仓10另一端开口向外流出，并落入集液盘中；当液压油压力逐渐增大至第二预设值时，控制主压三位四通电磁换向阀43的阀芯置于中位，压料杆13停止移动，延时一定时间再控制主压三位四通电磁换向阀43的阀芯置于右位，主压液压缸14驱动压料杆13回缩一定距离，完成对物料的主压，压料仓10中的物料被挤压成块状，再控制主压三位四通电磁换向阀43的阀芯置于中位；

g）控制闸门三位四通电磁换向阀53的阀芯置于左位，闸门液压缸12驱动闸板开启，再控制闸门三位四通电磁换向阀53的阀芯置于中位；

h）控制主压三位四通电磁换向阀43的阀芯置于右位，主压液压缸14驱动压料杆13将完成主压的块状物料推出压料仓10，再控制主压三位四通电磁换向阀43的阀芯置于中位；

i）重复步骤a）至步骤h）。

优选的，所述第三无杆腔输油管路61还通过溢流管路81与主回油管路72连通，溢流管路81上设有溢流阀82；所述第三有杆腔输油管路62还通过补液管路91与主回油管路72连通，补液管路91上设有单向阀92。

优选的，所述第三无杆腔输油管路61和第三有杆腔输油管路62上设有双单向节流阀64。

优选的，所述预压冲头21配有用于检测其竖向位置的预压位置检测机构，该预压位置检测机构包括：底端与预压冲头21顶端固定的竖置载板23，设于载板23上的磁块，以及由磁块触发的感应器；

所述感应器包括：由随预压冲头21上升至预设上限位的磁块而触发的上限位感应器，以及由随预压冲头21下降至预设下限位的磁块而触发的下限位感应器。

优选的，所述上限位感应器和下限位感应器固定于同一竖置支承件上，该支承件与供料管20固定。

由于磨屑是金属屑、磨料粒、结合剂、冷却液等物质组成的混合体，由于磨屑内的固体颗粒形状不规则和表面性质不均匀，使得颗粒之间相互粘结，形成絮凝网状结构。在低的速度梯度范围内，网状结构的拆散程度随着切应力的增大而增大，所以磨屑的粘度随着切应力的增大而降低，所以磨屑属于塑像流体范畴，可以使用滨汉流体模型进行分析。

磨屑在压块时随着压力的增大，磨屑的粘度大大降低，如果以恒定的速度向前推进就会照成喷射现象，磨屑会从压料仓10和压料杆13之间的缝隙（压料仓10另一端开口）喷射出来，造成大量的磨屑流失从而无法压块。

磨屑内的不规则颗粒物之间存在着缝隙，大量的液体和空气会存在于这些缝隙之间。除磨屑颗粒之间的空气外，预压后物料及压料仓10内也存在大量的空气。在磨屑的主压过程中，具有粘度的液体会将压料仓10和压料杆13之间缝隙完全填充，造成磨屑在压块时空气无法顺畅的排出，而是被磨屑颗粒物质包裹，随着挤压压力的增大，空气会受到挤压收缩从而行成气爆现象，突然的爆破现象会使大量的磨屑喷射出压料仓10。

本发明在主压过程中，让挤压速度随着液压油压力的增大而逐渐减小，可以避免磨屑出现喷射现象。

本发明压块后的磨屑，其含乳化液、切削油的比例仅有5%～6%，完全呈干燥的块状，体积减少到原来的1/3,堆放安全无自燃现象，且方便运输和再处理。

当主压液压缸14（压料杆13）向前挤压时，会有一部分的压力传递到预压冲头21上，由于主压液压缸14输出的力远远大于预压液压缸22的输出力，当作用在预压液压缸22上的反作用力大于预压液压缸22所能承受的力时，可以通过溢流阀82将预压液压缸22无杆腔内的液压油液溢流出一部分，同时预压液压缸22有杆腔通过单向阀92从主回油管路72（油箱）反抽回一部分液压油，使预压冲头21向上做出微微的移动，保证预压液压缸22保持在安全的工作状态。

第三无杆腔输油管路61和第三有杆腔输油管路62上设有双单向节流阀64，可以通过调节双单向节流阀64两端的调整螺钉，适当的控制预压冲头21向上或向下的移动速度，使整个的磨屑压块过程较为平稳可靠。

压料杆13在完成主压后回缩一定距离，可以减小闸板开启所需要的力。

本发明预压冲头21配有用于检测其竖向位置的预压位置检测机构，可以对预压冲头21进行精确定位，便于预压冲头21底端定位至封闭压料仓10进料口的位置，进而使压料仓10整体密闭，便于压料杆13对压料仓10中物料进行挤压。

为避免储料仓30中的物料（金属磨屑）因含液量大而贴附在储料仓30内壁，本发明储料仓30内还设置带搅拌叶34的搅拌杆33，可对物料进行搅拌，使物料落入出料槽，并由螺旋送料杆31输出至供料管20中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。