VDF-Votex Dynamic Filter

NIKUNI工具機切削液過濾設備採用VDF渦流動態過濾技術,利用離心力分離切削液中的切屑與磨粉。在供給壓力0.2 MPa時,可去除10µm以上顆粒90%以上、25µm以上顆粒95%,不需濾袋、濾紙等耗材,延長刀具與切削液壽命。從單機配套到集中過濾系統都能規劃,適用CNC與研磨加工。本文也整理了切削液日常管理的常見問題。

精密加工的隱形殺手:切削液污染

在CNC工具機、研磨機等精密加工中,切削液(冷卻液)負責冷卻、潤滑與排屑。但加工產生的金屬碎屑、研磨粉塵與微細顆粒會不斷混進切削液,造成一連串問題:

  • 刀具磨損加速:未過濾的微米級切屑隨高壓切削液噴向刀具與工件,像砂紙一樣加速刀具與模具磨耗。
  • 加工精度下降:雜質刮傷工件表面,影響表面粗糙度與尺寸精度,提高不良率。
  • 切削液變質發臭:雜質與浮油加速切削液劣化,產生異味,影響工作環境與人員健康。
  • 維護成本攀升:紙帶過濾器與濾袋容易堵塞、需要頻繁更換,還會產生大量需要處理的廢棄物。

這些問題的根源,在於傳統過濾方式很難持續、穩定地淨化切削液。

NIKUNI VDF渦流動態過濾器:離心式固液分離

NIKUNI VDF(Vortex Dynamic Filter)渦流動態過濾器,又稱遠心式固液分離機、旋風分離器、水力旋流器。它不靠濾網或濾紙,而是用離心力把固體顆粒從液體中分離出來。VDF 的性能曲線、尺寸流量與安裝方式,請見VDF水力旋流器(旋風分離器)。

工作原理

VDF旋風式分離器工作原理

含污泥的液體由供給泵從頂部外周、以切線方向送入VDF,沿著內壁高速旋轉,壓力能轉換成旋轉動能。在強大的離心力下,比重較大的固體顆粒被甩向內壁,沿著錐形本體向下沉降,從底部噴嘴排到污泥收集桶;淨化後的液體則從頂部出口回到機台。

核心優勢

優勢說明
免耗材、零廢棄不需濾袋、濾紙或濾芯,沒有耗材更換成本,也不產生廢濾材
高效率精密過濾供給壓力0.2 MPa(2 bar)時,可去除10µm以上顆粒90%以上、25µm以上顆粒95%
不限材質除了金屬,矽、玻璃、石墨、石英、不鏽鋼粉等非磁性材質一樣能分離
不產生氣泡分離過程不產生泡沫,不影響加工品質與泵浦性能
維護簡便沒有濾網堵塞問題,內部沒有運動部件,可長時間運轉

發揮最佳效果的條件

  • 顆粒大小:最適合約5~100µm的顆粒。大於100µm的顆粒,建議先用鼓式過濾器等方式預過濾。
  • 比重差:固體與液體的比重差越大,分離效果越好;比重太輕的顆粒效果會變差。
  • 液體:適用水溶性切削液、油性切削液與研磨液;液體黏度越低,分離效果越好。
  • 供給壓力:建議約0.2~0.3 MPa(29~44 psi)。

產品線與解決方案

VDF渦流動態過濾器

型號清淨液流量範圍(參考)適用場景
CL-20LW~CL-100LW20~100 L/min小型單機設備配套
CL-200VL~CL-300VL160~245 L/min中型加工中心
CL-1000VL最高 1000 L/min大型系統或集中過濾

適用液體:水溶性切削液、油性切削液、研磨液(鐵與非鐵顆粒)、高壓冷卻液、主軸中心出水冷卻液(CTS)。

產品頁:VDF遠心式固液分離機、遠心分離器VDF系列 型錄:VDF型錄下載(PDF)

VDF過濾系統與裝置

VDF可以整合進各種過濾配置:從單台機台的冷卻液槽,到大型加工中心的系統過濾都能規劃。

配置範例一:VDF搭配溢流口、污泥室與污泥處理槽,用於機台冷卻液槽的過濾(NAX-BF)。

切削液過濾系統 NAX-BF

配置範例二:帶溢流的VDF,用於機台冷卻液箱的過濾。

帶溢流的VDF用於機器冷卻液箱的過濾

LAX液中掃除機:移動式集液槽清潔

LAX液中掃除機

LAX是推車式的過濾清掃裝置,內含泵浦、軟管與可重複使用的濾袋(可選20、40或100µm):

  • 可在廠內移動,快速清理每台CNC機台的切削液槽。
  • 可同時吸取液體與空氣,槽底殘渣不殘留。
  • 濾袋可重複使用;清完後通入空氣把濾袋上的碎屑餅吹乾,倒掉即可再用。

產品頁:LAX液中掃除機 型錄:LAX型錄下載(PDF)

高壓冷卻系統

深孔鑽、高進給等需要高壓切削的精密加工,NIKUNI提供整合式高壓冷卻系統:

  • 整合自吸式冷卻液供給泵、高性能旋風分離器與高壓泵,安裝簡便。
  • 高壓泵(Hydra-Cell)採隔膜式設計,驅動部與泵室完全分離,適合輸送含微小硬質固體的液體,不易磨損、長期維持性能。
  • ENECON節能型高壓裝置:依加工需求控制壓力與流量,減少溢流損耗,節省電力可達約50%,同時抑制液溫上升,有助於縮小或免除冷卻機(Chiller)。

產品頁:高壓冷卻系統 ENECON CYBER、HY Hydra-Cell 高壓型泵浦、VHY Hydra-Cell 高壓型泵浦

導入效益

效益具體成果
加工品質提升維持切削液潔淨,保持加工精度,降低不良率
刀具壽命延長減少微細切屑對刀具的磨耗
切削液壽命延長延緩切削液變質發臭,減少換液與清槽頻率
維護成本降低沒有濾網堵塞問題,省去更換耗材的人力與時間
環保與節能減少廢濾袋、濾紙等工業廢棄物,符合ESG/SDGs趨勢

應用產業與用途

切削液與研磨液

  • 工具機加工:CNC車床、銑床、綜合加工機的切削液過濾。
  • 研磨加工:平面研磨、圓筒研磨、無心研磨的研磨液過濾(鐵與非鐵材質)。
  • 精密零件加工:汽機車來令片、IC載板、玻璃、石英、石墨加工。
  • 其他:放電加工、噴砂/水刀製程的磨料回收。

切削液以外的用途

  • 清洗液:防止異物在高壓清洗機、超音波清洗機的清洗液中循環。
  • 工業用水:保護噴嘴、砂濾器、膜過濾器等設備,延長使用壽命。
  • 廢水處理:從工業廢水或污水池中去除砂礫與顆粒。
  • 潤滑液:去除砂礫與異物,延長潤滑液與設備壽命。

實際運作影片

選型要點

  • 加工類型與顆粒:研磨產生的微細粉塵,VDF效果很好;顆粒太大(>100µm)或比重太輕時,需要搭配鼓式過濾器等前處理。
  • 流量與規模:依機台數量與總流量,選擇單機VDF規格,或規劃集中式過濾系統。
  • 高壓需求:需要高壓冷卻(如深孔加工)時,評估整合式高壓冷卻系統。
  • 機台分散:機台分散時,可搭配LAX移動式清掃機定期清理集液槽。
  • 浮油:VDF是分離固體顆粒的設備;切削液上的浮油需另外搭配油水分離設備處理。

想了解VDF用在您的加工條件下效果如何?歡迎聯絡我們,討論應用細節或安排現場示範。

切削液管理常見問題

水溶性切削液、研磨液如果管理不好,很容易縮短壽命、影響加工品質。以下整理日常管理的基本觀念。

水溶性切削液的使用濃度該多少?

依加工條件不同,請依切削液供應商的技術資料調配。濃度不足會縮短液槽壽命、刀具壽命並影響表面精度;濃度過高則增加成本,消泡性也會變差。

稀釋原液要注意什麼?

要把原液加進水裡,而不是把水加進原液,才能讓原液充分乳化、避免油水分離;也可以使用油水混合器調配。稀釋用水佔切削液的絕大部分,水質影響很大:水質太硬可能讓乳化液不穩定、分離。一般可用自來水稀釋;想讓壽命與效果更好,可用去離子水或RO純水。

液面下降時,該怎麼補充?

液面下降主要是水分蒸發,以及被工件、切屑帶走,所以補充液的濃度通常要比使用濃度低。例如使用濃度5%的液槽,補充液常用1~2%左右,實際請向切削液供應商確認。補充頻率依現場狀況,從每天到每週都有。

折射計讀數和濃度有什麼關係?

濃度 = 折射計讀數 × 折射係數。折射係數可在產品說明書查到;許多產品的係數是1,此時讀數就是濃度。建議每天檢測,確保濃度維持在使用範圍內。

切削液為什麼會發臭?

主要是細菌、黴菌滋生。細菌會破壞切削液中的潤滑與防鏽成分,產生帶臭蛋味的硫化氫,也會讓pH值與防鏽性下降。預防方法:

  • 濃度維持在建議範圍內。
  • 保持工作環境整潔,避免污染物進入液槽。
  • 用良好的過濾系統,定期清除切屑與粉末。
  • 換液時,把液槽與機台徹底清潔乾淨。

液面上的浮油有什麼影響?

浮油多半來自機台的滑道油、主軸油。浮油太多會讓乳化液變色、油水分離,產生泡沫與油霧;油霧附著在機台或通風設備上,可能造成電子零件故障或過濾系統堵塞。停機時浮油覆蓋液面、隔絕空氣,也會讓厭氧菌滋生,並可能讓操作人員皮膚過敏。建議搭配油水分離設備(如圓盤式、皮帶式、聚結式)處理浮油,油霧則可用油霧回收機改善。

金屬殘渣對液槽有什麼影響?

加工產生的金屬殘渣通常比原材料更硬,如果沒有過濾掉,會隨切削液循環,縮短刀具壽命、影響工件表面品質。細小的金屬殘渣要數小時才會沉到槽底,容易堆在液槽角落,成為厭氧菌的溫床,因此需要持續過濾並定期清除。

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