在工業(yè)生產(chǎn)中, 實現(xiàn)精密和超精密加工的主要條件之一是超精密加工環(huán)境的溫度控制, 而熱變形是精密和超精密加工誤差的主要來源之一。100mm長的鐵系金屬零件, 在溫度變化1℃時的熱膨脹量約為1.6μm。很多機床、精密機床都要在一定的恒溫條件下才能正常安全的工作, 所以要對機床進行恒溫控制。通過對恒溫方法的比較, 認為效果最為顯著的是恒溫油液噴淋的方法。為了得到恒溫油液也有幾種不同的方法:第一種方法, 采用單片機控制制冷裝置和加熱器來調(diào)節(jié)油液溫度的變化, 第二種方法, 采用PLC控制制冷裝置和加熱器來調(diào)節(jié)油液溫度的變化。采用PLC控制能能直接進行網(wǎng)絡(luò)通信, 這是單片機控制所不具備的, 并且PLC可直接用于強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場, 而且控制精度比較高。

   本文研討了一種利用壓縮機、冷凝器、調(diào)節(jié)閥、蒸發(fā)器等機組循環(huán)制冷原理的高速、高精密數(shù)控機床用多路恒溫控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了PLC控制器PID算法對高速、高精密數(shù)控機床多路恒溫控制系統(tǒng)的溫度、液位進行自動調(diào)節(jié)和誤差修正, 使其滿足一定的精度要求, 并使系統(tǒng)達到了平穩(wěn)、快速響應(yīng)的自動控制要求。數(shù)控機床多路恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計，恒溫控制系統(tǒng)組成及工作原理如圖1所示為油的恒溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。該系統(tǒng)主要由有一臺壓縮機、一個旁通閥、一個冷凝器、一個過濾器、三個電池磁閥、三個熱力膨脹閥、三個蒸發(fā)器、三個泵、三個油槽和風(fēng)扇等組成。恒溫系統(tǒng)的工作原理是:制冷壓縮由蒸發(fā)器吸出制冷劑蒸汽, 壓縮升溫升壓后進入冷凝器, 在冷凝器和風(fēng)扇的作用下冷卻成高壓常溫液態(tài)制冷劑, 熱量被空氣帶走, 液態(tài)制冷劑經(jīng)熱力膨脹閥降壓降溫后, 有一定過冷度的制冷劑液體進入蒸發(fā)器吸熱汽化, 不斷地對油槽中的油進行換熱, 使其降溫到要求溫度。

   恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計要求和參數(shù)選擇當(dāng)油槽中溫度處于要求溫度時, 壓縮機應(yīng)處于停機狀態(tài), 當(dāng)溫度發(fā)生變化時壓縮機啟動, 因為溫度是實時變化的, 這樣就導(dǎo)致了壓縮機的頻繁啟動, 非常不利于壓縮機的使用壽命和浪費電源。為了解決這一問題系統(tǒng)中安裝了旁通閥。旁通閥的作用是當(dāng)溫度處于恒定溫度時, 壓縮機出來的制冷劑可以經(jīng)過旁通閥然后在回到壓縮機, 使壓縮機一直處于工作狀態(tài)。圖1中通過啟動電磁閥的頻率和啟動時間的長度來控制油槽的溫度使其恒定。該系統(tǒng)一共有三個油槽容積為:0.32m3三個油槽中的水的設(shè)計溫度分別是:8°、12°、16°。油槽系統(tǒng)主要采用PLC實現(xiàn)對水溫度的自動化控制。三個泵的功率是:110w流量是:0.04m3 /min最高揚程:6m壓縮機的功率是:2890W。

    當(dāng)處于自動模塊時, 程序不段的通過掃描主程序OB1模塊, OB1調(diào)用各個模塊不斷的運行子程序,電池閥1會自動開啟和關(guān)閉來控制油槽溫度。處于手模式時, 也可以人為的去開啟、關(guān)閉電磁閥1 用來調(diào)節(jié)油槽溫度。利用PLC控制器的高可靠性和PID算法的優(yōu)越性構(gòu)建了高速、高精密數(shù)控機床多路恒溫控制系統(tǒng),不僅實現(xiàn)了高速、高精密數(shù)控機床多路恒溫控制系統(tǒng)的控制過程自動化, 節(jié)省人力物力, 而且系統(tǒng)中設(shè)定了手動操作和自動操作, 任意階段都能夠?qū)崿F(xiàn)兩者間的切換, 使系統(tǒng)具有較強的靈活性。通過實踐證明高速、高精密數(shù)控機床多路恒溫控制系統(tǒng)取得了令人較滿意的控制效果。