长期以来，淬火压床内淬火油温度是无法控制的。目前，我公司热处理车间有三台淬火压床。其中有美国格里森537、529，天津第一机床厂Y9050A淬火压床。由于淬火油是采用油一水换热器冷却，随着季节的变化淬火压床内淬火油的温度也发生变化，无法满足格里森公司提出的淬火油温度应维持在华氏（120~130）±5°之间的技术要求。严重影响了淬火工件的组织和性能。因此，根据
电动调节阀的控制性能，设计开发了一种简单适用的淬火压床内油温控制系统。
一、电动调节阀的工作原理
1、直行程
电动执行机构（图1）
直行程电动
执行机构是一个用单相交流伺服电机为原动机的位置伺服机构。当调节对象确定后，即通过相应的变送单元仪表，将实际测得电压（DC）转换成4~20mA（DC）电流，当输入信号I
λ=4mA、位置反馈I
反=4mA时，放大器无输出，伺服电机停转，输出轴稳定在行程的零位。当输入端有一个输入信号取I
λ>4mA（DC），并且极性与位置反馈电流的极性相反，此输入信号与系统本身的位置反馈电流在伺服放大器的前置磁放大器中进行磁势的出现，从而使伺服放大器有足够的输出功率，驱动伺服电动机，使执行机构的输出轴朝着减小这个误差磁势的方向运转，直到位置反馈信号和输入信号相等为止。此时，输出轴就稳定在与输入信号相对应的行程位置上。阀杆移动的距离靠位置传感器检测。该传感器是高性能、高可靠的精密导电塑料电位器，其分辨率可达1/800。
该电动调节阀可以实现自动调节系统的自动手动无扰动切换。手动操作时，只要把电动操纵器切换开关切到手动位置，就可以在现场直接摇动电动执行机上的手轮进行控制。自动调节时，二相伺服电动机由放大器供电，输出轴行程随输入信号而变化。
2、与之配套的伺服放大器的工作原理（图2）
伺服放大器主要由前置放大、中间放大、驱动一制动电器，固态继电器输出电路、中途限位和信号超限报警电路等组成。
从原理框图可以看出，来自调节器的输入信号与来自位置的反馈信号进人前置放大器进行比较，其偏差经放大后进入中间放大再次进行放大，驱动电路接受中间放大的输出信号并根据偏差的极性驱动某一固态继电器动作，使伺服电机朝某一方向旋转，当偏差为零时，在固态继电器断开的瞬间接通一次，达到电机反向的目的。同理，当偏差的极性相反时，伺服电机朝相反方向旋转。
3、PID调节仪
PID温度调节仪为日本导电SR93型。该系列调节仪在系统使用前，可利用自整定功能极方便地找到控制淬火油温度的最佳的PID参数，从而避免因电动调节阀开启度不准确而造成的淬火油温度的波动。
3本装置的控制方案简介及控制原理（图3）
目前我公司锥形齿轮是采用多用炉进行渗碳缓冷，冷却后转入转底炉进行二次加热保温，再在压床上进行压淬淬火。使用本装置时根据零件的大小先装人几件废件到转底炉内进行加热，其目的主要是通过废件的压淬将淬火压床内的油温升高，当达到设定温度时就可以进行产品的压淬了。
此时，由PT100热电偶采样出淬火油实际温度值。当超出调节仪设定温度值时，则在控制调节仪输出电流信号和调节阀阀位反馈信号进行比较后，对差值进行功率放大，激励伺服电机线圈，伺服电机内便有电流流过且电机旋转，通过阀杆带动阀芯向上移动，使储油箱内的冷油通过电动调节阀进人淬火压床，从而将淬火压床内淬火油温度迅速降至设定的温度。同理，当压床内淬火油温度低于调节仪设定温度值时，伺服电机通过阀杆带动阀芯向下移动而阻止冷油进人淬火压床。
总之，电动调节阀阀杆向上移动还是向下移动，是由温度PID调节仪输出的信号大小与位置反馈信号所决定，通过PID调节仪和电动调节阀自动改变冷油的进油量，达到自动控制淬火油温度的目的。
如果三台淬火压床同时工作，则电动调节阀有可能出现同时关闭现象，这样必然会造成齿轮泵电机负载加大。因此，本系统在齿轮泵出油管上加装了一台
减压阀，当管内油压超出减压阀额定压力时减压阀自动打开，将淬火油卸回到储油箱中。
二、执行机构的安装及控制系统的调整
在安装调节阀之前，应清除管道内的污物、焊屑、锈皮等杂物以免运行时发生卡滞和损坏阀芯、阀座的现象。
1、安装
为了便于维护和调整，电动调节阀安装在淬火压床旁进油口管口处，通过电动调节阀上50毫米的法兰与进油口上的法兰相连接。安装完成后检查接口处是否有淬火油泄漏。将Pt100热电偶安装到淬火压床上并将其固定。安装时注意热电偶插入油面的深度，确保热电偶采样温度准确。
2、参数的调整
将SR93调节仪设定温度为40℃，EV1上限绝对值报警设定为60℃，EV2下限绝对值报警设定为25℃。将传感器量程代码设置为34（PT1000~200℃），将调节输出极性设定为DA正作用，系统接成闭环后，在AT功能窗口将OFF改为ON状态后，按ENT键确认启动自整定。
检测伺服放大器调零，测量磁放大器输出端的电压应等于零，如有输出，应调整电位器1R，使输出达到零。将调节仪温度设定在40℃以下，查看电动调节阀阀杆指针是否指在零位，并查看反行程指示灯是否熄灭，如未达到以上条件则应调整电位器4R。将调节仪温度设定在40℃以上，查看电动调节阀阀杆指针是否指在100%全开的位置，并查看正行程指示灯是否熄灭，如未达到以上条件则应调整电位器3R。
将电动调节阀全部关闭，调整减压阀自动开启的压力，确保管内油压过高时能自动打开而将淬火油卸回到储油箱中。当电动调节阀打开时，管内油压随即降低，减压阀必须马上关闭以保证淬火油能迅速通过电动调节阀进入淬火压床。
三、应用效果（图4，5，6）
调试产品为装载机被动锥齿轮。图号PR60.211-2，见图4。
1、淬火压床内淬火油温度变化对比
图5，6是用FLUKE189型仪表记录的格里森537压床内淬火油温度变化的曲线图。
使用格里森537淬火压床，淬火温度880℃，单件淬火时间为150s，共生产12件，淬火油温度控制在40℃。
图5为淬火时未启用油温控制系统时所记录的格里森537淬火压床内淬火油温度变化曲线图。从图中可以看出，淬火油温度始终在30℃~35℃之间变化，无法达到所要求的淬火油温（40℃）。
图6为淬火时启用油温控制系统时所记录的格里森537淬火压床内淬火油温度变化曲线图。从图6的曲线可以看出，当压淬完3件废料后淬火油温度就已达到35℃，随后淬火油温度一直保持在40℃士3℃，完全达到设计要求，并符合格里森公司提出、淬火油温度应维持在华氏1（20~130）±5℃之间的技术要求。
2、产品变形量对比
PR60.211-2产品的技术要求
平面度：内圈≤0.20、外圈≤0.18.
内孔：φ191.3±0.25圆度≤0.12
表1
| 无系统控制时产品平面度、圆度检测数据
| 有系统控制时产品平面度、圆度检测数据
|
| 序号
| 外圈/mm
| 内圈/mm
| 圆度/mm
| 序号
| 外圈/mm
| 内圈/mm
| 圆度/mm
|
| 1
| 0.18
| 0.2
| -0.06~+0.05
| 1
| 0.1
| 0.15
| +0.04~+0.01
|
| 2
| 0.12
| 0.19
| -0.02~+0.07
| 2
| 0.09
| 0.12
| +0.05~+0.12
|
| 3
| 0.15
| 0.2
| -0.01~+0.08
| 3
| 0.1
| 0.12
| +0.04~+0.11
|
| 4
| 0.1
| 0.18
| -0.05~+0.04
| 4
| 0.09
| 0.11
| +0.17~+0.09
|
| 5
| 0.12
| 0.15
| -0.03~+0.06
| 5
| 0.09
| 0.11
| +0.15~+0.07 |
四、结论
从以上数据可以看出，该套系统能较好地控制淬火压床内淬火油的温度，减小了零件变形，从而极大地提高了产品质量。
参考资料
罗真.DYZⅡ型
电液执行机构在加热炉控制系统中的应用[EB/OL]
