目前，國際上汽車生產(chǎn)所采用的感應(yīng)淬火設(shè)備正逐步向柔性化程度發(fā)展。通用淬火機床更加通用，功能更加完善。具有代表性的日本DKK、西班牙GH、德國AEG、跨國公司的EFD產(chǎn)品應(yīng)用十分廣泛。它們的共同特點是，在一臺淬火機床口可對不同性能要求的不同零件進行感應(yīng)加熱淬火，甚至同一零件多段變功變速也能達到；采用計算機控制技術(shù)監(jiān)控并顯示淬火過程和工藝參數(shù)，跟蹤全部加工過程，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用十分活躍并日漸成熟；計算機控制成為控制主流，主驅(qū)動采用交流伺服電機拖動，移動速度穩(wěn)定均勻、定位準(zhǔn)確、重復(fù)精度高；零件旋轉(zhuǎn)采用變頻調(diào)速，能適應(yīng)多方面工藝要求；代表機械傳動技術(shù)的滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌等先進技術(shù)被大量采用；配套成龍的電源、淬火機床、冷卻系統(tǒng)的感應(yīng)加熱淬火裝置已屢見不鮮。

    自改革外放以來，一汽集團公司雖然引進了多臺感應(yīng)淬火設(shè)備，但汽車生產(chǎn)中應(yīng)用Zui多的通用試驗設(shè)備仍是低層次的PLC控制的淬火機床。其效率低、功能差、難以保證淬火質(zhì)量。

    為了保證汽車新產(chǎn)品開發(fā)進度，彌補通用淬火機床功能不足，在消化理解國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過兩年的刻苦攻關(guān)，集團公司采用數(shù)控和能量控制技術(shù)研制成功并直接應(yīng)用于生產(chǎn)的通用多功能臥式數(shù)控淬火機床，技術(shù)性能國內(nèi)領(lǐng)先、功能接近20世紀(jì)末期從GH公司引進沒備水平。半年多運行表明，性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠。

  一、臥式數(shù)控淬火設(shè)備組成

  淬火設(shè)備有別于其他冷加工設(shè)備，由供電電源、淬火機床、冷卻系統(tǒng)和淬火系統(tǒng)組成，缺一不可。臥式數(shù)控淬火設(shè)備組成如圖1所示。

KGPS-400/4是中頻電源，功率為400kw、頻率為4kHz，它是產(chǎn)生零件加熱所需要的能源。
 

    BP、BPT分別通過管路組成淬火和冷卻軟化水系統(tǒng)。BP提供零件淬火時所需要的水源；BPT用于冷卻變壓器、電容器、感應(yīng)器用電源等。
 

    二、淬火機床結(jié)構(gòu)特點
 

淬火機床采用懸掛結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

淬火機床為臥式全封閉結(jié)構(gòu)。前后用于夾持零件，被零件旋轉(zhuǎn)電機帶動旋轉(zhuǎn)；被加熱零件、感應(yīng)器、變壓器組成諧振電路的電感支路，感應(yīng)器接在變壓器次級，變壓器初級和電容器組成的并聯(lián)諧振電路直接與中頻電源相相連，共同組成電源的負載；電源與諧振回路的電纜連同冷卻變壓器、電容器的冷卻水管放置在坦克鏈上，在伺服電機的帶動下連同變壓器、電容器一起前后移動，旋轉(zhuǎn)電機由變頻器控制，伺服電機由伺服驅(qū)動器驅(qū)動，中頻電源輸出能量的大小均由工控機控制，可完成手動、半自動操作。
 

    手動操作包括：機械動作調(diào)整；冷規(guī)范工藝參數(shù)調(diào)整、熱規(guī)范工藝參數(shù)調(diào)整。
 

    半自動操作包括：在供電功率和頻率允許的范圍內(nèi)，按被加工零件工藝要求編制的軟件程序周而復(fù)始地實現(xiàn)感應(yīng)加熱淬火。 三、控制模式

    很多資料介紹數(shù)控原理，在此不再贅述，下面只介紹能量控制原理。

    1．能量控制原理

根據(jù)資料，當(dāng)電壓變化±5％，功率在±10％的范圍內(nèi)變動。工件所獲得的能量Pt與淬硬層d的關(guān)系如圖3所示。

 從圖3可知：功率P在±10％變化時的S是極小部分并近似于直線。如果把加熱能量控制在一定范圍內(nèi)，那么淬硬層的變化也是極小的。同樣，只要Pg±△Pg和tg±△tg構(gòu)成的面積足夠小，那么，tg±△tg和Wg±△Wg的面積也會足夠?。ㄒ妶D4和圖5）。這一點從數(shù)學(xué)分析也可以得到驗證。因為Pg=f（tg），Wg=f（tg）的函數(shù)關(guān)系是一一對應(yīng)的。工件加熱過程中，由于某種原因瞬時功率變大時，根據(jù)某一規(guī)律加熱時間減少；反之，時問加長。在控制系統(tǒng)中把累計近似能量積分值控制在EFGH偏差帶內(nèi)，就達到了控制能量的目的。當(dāng)然，對于不同工件可以設(shè)置不同偏差帶，或同一工件根據(jù)不同質(zhì)量要求也可以設(shè)置不同偏差帶，也就是說，設(shè)置的偏差帶越小，獲得的產(chǎn)品質(zhì)量越高。
2．基本功能

    （1）自動加工模塊  從文件中讀人加工代碼，解釋并執(zhí)行代碼。

    （2）程序編輯模塊  加工代碼的編輯。

    （3）能量控制模塊  該模塊主要負責(zé)能量的采集、顯示及和能量模板偏差帶進行比較的功能。在加工過程中，如果處于加熱狀態(tài)，則通過A/D轉(zhuǎn)換采集電源的電壓、電流和頻率，并將采樣值換算為功率值，并將該值和能量模板偏差帶進行比較。

    （4）模板編輯功能  通過采集的能量數(shù)據(jù)曲線，可以編輯上下偏差帶，并將該偏差帶作為模板，或者將已有的模板打開重新修改編輯模板。

    （5）手動控制模塊  該模塊實現(xiàn)狀態(tài)顯示【機床，電源】及手動參數(shù)的編輯修改。

    （6）故障診斷模塊  該模塊實現(xiàn)故障的自診斷及故障原因的顯示。

    3．程序規(guī)定用代碼

    M50  零件正轉(zhuǎn)

    M51  零件正轉(zhuǎn)停止

    M52  加熱啟動

    M53  加熱停止

    M54  淬火水開關(guān)合；G01HS

    M55  淬火水開關(guān)閉

    M56  外水套開關(guān)合

    M57  外水套開關(guān)閉

    M58  氣閥開

    M59  氣閥閉

    M30  程序結(jié)束

    F    延時時間，單位：0.1s

    H    輸出功率控制代碼，單位：kw

    S    零件旋轉(zhuǎn)速度，單位：r/min

    五、數(shù)控臥式感應(yīng)加熱淬火機床外型

    數(shù)控臥式感應(yīng)加熱淬火機床外型如圖8所示。

八、經(jīng)濟效益與社會效益

    1．經(jīng)濟效益

    （1）將能量控制和數(shù)控高新技術(shù)結(jié)合控制零件淬火質(zhì)量在國內(nèi)首開先河，一方面提高淬火質(zhì)量；另一方面在加熱淬火過程中能夠改變功率，可大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)工作中工藝試驗周期，保證試制進度，確保生產(chǎn)過程中淬火質(zhì)量的穩(wěn)定性。

    （2）將淬火變壓器與電熱電容器一體連接且匯流排間隙縮短為2mm，節(jié)電明顯，保守估算，提高效率8％～10％。

    2．社會效益

    將感應(yīng)加熱模擬量控制改為數(shù)字量控制，對電源技術(shù)、淬火機床控制技術(shù)都將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，為趕上世界先進水平提供了可能。尤其是保證零件淬火質(zhì)量創(chuàng)造了條件。這項技術(shù)用于通用淬火設(shè)備，如其中部分技術(shù)移植到專用淬火機床，將有廣闊的發(fā)展空間。