数控轧辊荒磨机床液压原理研究

郭玉英 赵树岩 单士海

(齐重数控装备股份有限公司，黑龙江161005)

数控轧辊荒磨机床专门用于轧辊制造厂的轧辊毛坯外圆粗加工。主要承担热连轧工作辊及支承辊、冷轧支承辊、宽厚板轧机用工作辊、型钢轧机用辊等大型轧辊毛坯的剥皮及粗加工。完成轧辊辊身外圆、托肩外圆、托肩与辊颈过渡圆弧及辊颈外圆的荒磨加工。国内数控轧辊荒磨机床液压系统主要依赖进口，液压系统是数控轧辊荒磨机床的关键设备之一，液压系统性能的优劣决定了加工工件指标。因此，我们自己研制了数控轧辊荒磨机床液压系统。

1 主要设备

数控轧辊荒磨机床液压系统包括主泵站和辅助泵站两部分。主泵站液压系统由液压泵站、液压管路、阀台、集成阀组等组成。主要完成磨头的上升、下降动作，系统压力为16 MPa。系统清洁度要求NAS5级，系统加油要求用专用加油机，加油机的过滤精度为NAS5级。

1.1 主泵站

主泵站液压系统由电机拖动柱塞泵2、单向阀4后进入系统，电磁溢流阀YV401、YV402得电，系统卸荷。主泵站液压系统SL101(K1、K2、K3)液位控制继电器设有液压高报警、液位低报警、液位极低报警三个位置的超限报警。当油位过低时，液位控制继电器发出报警信号，提醒及时为油箱补油；当液位极低报警信号提醒时，要求机床立即停车；当液位高报警信号提醒时，停止为油箱补油。泵站控制表见表1。

表1 泵站控制表

ST1(T1、T2)温度控制继电器，当油箱温度≤15℃时，加热器运行，泵不能启动；油箱温度≥30℃时，加热器停止；当油箱温度≥55℃时，高温报警；当油箱温度≥45℃时，油温冷却机投入；当油箱温度≤40℃时，油温冷却机停止。液位液温计可随时观察油位及油液温度。油箱为封闭容器，油液必须干净，油必须经过过滤后方可注入油箱，过滤精度不得低于20 μm，油液为L-HM32液压油，必须定期检查液压油，并根据实际工作情况定期更换。一般累计工作1000 h或间断工作半年或一年，更换一次。

该冷却系统使液压油通过油温控制箱制冷后保证液压油温度及特性。如纸质滤油器SP105报警请立即清洗或更换滤芯。

主泵站液压系统设有回油过滤器、循环回油过滤器、高压过滤器，每一种过滤器都有发讯装置，当滤芯堵塞时SP105、SP106、SP107、SP110 发讯，用户及时更换滤芯。SP103、SP104压力继电器可进行高压报警、低压报警。SP101、SP102发讯蝶阀开启，电机才能启动，见图1。

1—发讯蝶阀 2—柱塞泵 3—电磁溢流阀 4—单向阀 5—球阀 6—油冷却机 7—单向阀 8—压力表 9—压力表开关 10—加热器 11—空气滤清器 12—液位继电器 13—温度控制继电器 14—液位液温计 15—高压球阀 16—压力表 17—压力继电器 18—高压球阀 19—测压接头 20—高压过滤器 21—SAE球阀 22—蓄能器 23—单向阀 24—高压球阀 25—伺服阀 26—压力传感器 27—测压接头 28—电磁溢流阀 29—电磁换向阀 30—液控单向阀 31—液控单向阀 32—测压接头 33—压力传感器 34—SAE球阀 35—溢流减压阀 36—测压接头 37—SAE球阀 38—蓄能器 39—电液换向阀 40—电磁换向阀 41—液控单向阀 42—液控单向阀

1.2 辅助泵站

辅助泵站由液压泵站、液压管路等组成。完成托辊油缸、辊径测量动作、移动小车夹紧油缸、台车止推等动作。系统压力为16 MPa。

辅助泵站液压系统由电机拖动柱塞泵、纸质滤油器、单向阀后进入系统。系统清洁度要求NAS9级，系统要求用专用加油机加油，加油机过滤精度为NAS9级。

辅助泵站液压系统SL102(K1、K2、K3)液位控制继电器，设有液压高报警、液位低报警、液位极低报警三个位置的超限报警，液位控制继电器在油位过低时发出报警信号，提醒及时为油箱补油，液位极低报警信号提醒时，要求机床立即停车；液位高报警信号提醒时，停止为油箱补油，见图2。

51—液位液温计 52—空气滤清器 53—风冷机 54—液位继电器 55—吸油滤油器 56—柱塞泵 57—纸质滤油器 58—溢流阀 59—测压接头 60—压力表 61—单向阀 62—减压阀 63—压力表 64—叠加式单向节流阀 65—电液换向阀 66—平衡阀 67—测压接头 68—减压阀 69—压力表 70—叠加式单向节流阀 71—叠加式液控单向阀 72—电液换向阀

液位计可随时观察油位。油箱为封闭容器，油液必须干净，油液必须过滤后方可注入油箱，过滤精度高于20 μm，油液为L-HM46液压油，要定期检查液压油，并根据实际工作情况定期更换。一般累计工作1500 h或一年，更换一次。

2 工作原理

2.1 托辊油缸的升降

托辊油缸的升降工作压力由减压阀设定，由电磁换向阀控制。当电磁换向阀得电，托辊上升；反向托辊下降。液压缸的下腔由平衡阀闭锁，形成背压。背压大小由平衡阀调定，下腔背压使活塞下行平稳。如图2。

2.2 辊径测量油缸的升降

辊径测量油缸的升降工作压力由减压阀设定，由电磁换向阀控制。当电磁换向阀YV367得电，直径测量油缸上升；当电磁换向阀YV368得电，直径测量油缸下降。减压缸下腔由单向节流阀70及液控单向阀控制。由于液控单向阀的闭锁作用，当换向阀在中位时，油路卸荷，活塞可长期停留在任意位置。单向节流阀70使活塞下行运动比较平稳。

2.3 移动小车的夹紧

移动小车的夹紧油缸工作压力由减压阀68设定，由电磁换向阀控制。当电磁换向阀YV365得电，移动小车夹紧油缸处于夹紧状态；当电磁换向阀YV366得电，移动小车夹紧油缸处于放松状态；单向节流阀70使移动小车运动比较平稳。

2.4 台车的止退

台车止退油缸工作压力由减压阀设定，由电磁换向阀控制。当电磁换向阀YV363得电，台车油缸放松；当电磁换向阀YV364得电，台车油缸制动；单向节流阀70使台车运动比较平稳。

2.5 左、右磨削臂的升降

磨削臂的升降运动有快速和工进两种速度。磨头快速离开或接近工件速度的转换由伺服阀控制。

2.6 左、右磨削臂工作时各电磁阀的状态

首先YV405、YV412得电，YV401、YV402得电；泵站电机启动，延时15 s后让YV401、YV402失电。YV406得电、YV408得电，通过控制伺服阀的正开或负开，伺服阀YV411输入正信号时，左磨削臂下降；当向伺服阀YV411输入负信号时，左磨削臂油缸上升。YV407得电、YV409得电，通过控制伺服阀的正开或负开，伺服阀YV403输入正信号时，右磨削臂下降。当向伺服阀YV403输入负信号时，右磨削臂油缸上升，见图1。

2.7 液压急停电磁阀的状态

控制系统存在危险时会自动启动液压急停，磨削臂自动抬起，对设备起保护作用；按下急停按钮时，除电气传动装置急断电外，同时启动液压急停。

YV408得电，同时YV406、YV412失电，左磨削油缸只能往上走，不可能往下走；YV409得电，同时YV407、YV405失电，右磨削油缸只能往上走，不可能往下走。在非维修状态时，球阀15、18、24、34必须打开。见表2。

表2 电磁铁动作顺序表

2.8 抗磨液压油的使用及注意事项

(1)本机床液压系统使用抗磨液压油为L-HM32和L-HM46。

(2)机床液压系统内应保持液压油清洁，防止金属屑和纤维等杂质进入油液中。

(3)加入油液前，应进行彻底清洗油箱，新油必须过滤后方可注入邮箱(过滤网的精度一般在5～10 μm)，否则会影响液压系统的性能及液压泵的寿命。

(4)定期检查油液质量和油面高度。

(5)应保证邮箱内油液的温升不超过液压油允许范围，要求不超过60℃，否则需检查液压油的冷却系统。油温过低时应进行油液预热，使油温逐步升高后(要求温度达到30℃以上)，再运行机器。

(6)在使用中主要检测液压油油品的外观、粘度变化、色度变化、酸值变化、水分、杂质、腐蚀等项目、定期检测这些项目可以提早发现问题，采取相应措施，避免发生故障。

3 结语

与进口设备相比较，我公司开发的大型轧辊液压系统项目彻底解决了我公司近几十年来一直依赖进口的问题。我公司自主设计研制的数控轧辊荒磨机床液压系统通过了检验，适用于加工大型轧辊专用机床。该液压系统研制具有较强的实用性。该液压系统投入使用后，生产效率和加工质量明显提高，使用户维修变得更加简单易行。