产品应用故事|机床加工精度的“守护者”

——三河同飞变频制冷机

【编者按】今天，中国机床工具行业正处于向高质量发展的转型期。面对错综复杂的国际环境和市场形势，机床工具企业通过不懈努力赢得更多用户的信任和青睐，既是可持续发展的需要，也是实现国产机床自主可控的根本路径。为了使用户更好地了解机床产品的发展和进步，中国机床工具工业协会传媒部向部分企业征集了“产品应用故事”，旨在扩大企业及产品的影响面，提升品牌效应，使更多用户增强对国产装备的信心。

随着我国经济的飞速发展，数控机床作为工业母机，在工业制造中已经得到广泛的应用。在航空航天、汽车、船舶、精密模具、3C等行业发展的带动下，五轴加工中心、高精度磨床、高精度雕铣机的需求量越来越多，精密加工技术的迅速发展和零件加工精度的不断提高，对数控机床的加工精度也提出了更高的要求，工业制冷机对于数控机床的作用愈发凸显出来。在数控机床主轴电机和伺服电机高速运转中，累积的热量变化会造成主轴热伸缩量变化进而影响工件的加工精度，目前普通的温控精度已经不能满足要求，因而推出高效节能、温控精度更高的制冷机势在必行。

目前，工业制冷行业通用的精度控制方式为压缩机启停式，液温控制精度一般在±1-2℃，只能满足数控机床加工精度要求不太高的情况。部分厂家的制冷机高精度控制方式采用的是压缩机常转，利用电磁阀热气旁通原理平衡制冷和制热比例，虽然可以实现最高±0.1℃的精度，但是此种方式的弊端是电磁阀的机械动作寿命会影响整机的寿命和可靠性，同时压缩机常转也增大了能耗。

1. 以精准服务赢得客户信任

在华东某数控机床生产厂家的高精度加工中心装配车间内，一群技术人员正拿着加工出来的模具和客户要求的样品作比较。经过测量，加工出来的模具比客户的样品表面粗糙度明显大了2个量级。粗糙度是该零部件的主要性能指标，客户对其要求非常高。

客户的要求就是军令，一点折扣也不能打。机床厂家相关技术人员紧急讨论解决方案，从系统加工参数的调整到机床主轴的装配，能试验调整的措施都试了个遍也没有找到改善方法。随着客户交机时间的不断临近，该机床公司组织了主轴、系统、水冷机提供商的多方会谈。三河同飞制冷股份有限公司技术人员在与客户的技术沟通中了解到，客户送样的样品加工用的机床为某日系品牌，根据技术人员对该品牌机床的了解，该机床配套的应该是变频制冷机。而现场配套的水冷却机是电磁阀热气旁通控制的高精度水冷却机。在正常加工下，水温波动范围为+0.25~-0.2℃之间，推测可能是水温的波动范围比较大，影响了机床加工精度的进一步提高。

经过同飞公司的紧急生产和调配，新款变频式高精度水冷却机送到了客户试机现场。连接好设备后开始正常样品试制，经过连续几个新样品的检测，加工精度明显提高，满足了客户的使用要求。鉴于客户的信任，在后面的二期设备采购时直接指定了该品牌的设备，并继续配套三河同飞公司提供的变频水冷机，赢得了较好的口碑。

2. 以创新产品打开应用新局面

目前国际上使用变频压缩机控制的制冷机厂家主要是以日本为主，欧洲的市场还是以电磁阀热气旁通形式控温为主，中国企业的变频制冷机技术研究也刚刚起步。三河同飞制冷股份有限公司在变频制冷机设计中，引入了一种全新的技术——热气旁通补偿技术。变频压缩机最低工作转速一般是700-900 r/min，在系统无负载或者负载很低的情况下，低速运转的压缩机依然出现制冷量大于发热量的现象，这时候热气补偿阀控制板会控制热蒸发补偿阀将未冷凝的高温高压制冷剂补偿到蒸发器中，以中和制冷量，保证在低负载或者零负载下制冷机依然有较高的控温精度。

热气旁通补偿技术的创新点为：变频制冷机根据外界负载的变化率、压缩机的转速和环境温度等条件判断出当前制冷系统是否可以满足精度。当负载降低、压缩机接近最低转速、环境温度低于系统设定值时，热蒸汽补偿的电子膨胀阀就会开启，利用压缩机排出的热蒸汽抵消通过节流电子膨胀阀到蒸发器的冷量。控制系统会根据温度的变化量及速率调整节流电子膨胀阀和热蒸汽补偿电子膨胀阀的开度，使变频制冷机在0-100%的负载情况下都能保持较高的温度控制。变频制冷机热汽旁通补偿技术有效地解决了低负载运转（负载率＜20%）精度控制问题，同时大大降低了能耗。相比较之前通过加热管补偿的形式，在同等使用条件下能耗总体降低50%。

变频制冷机的开发打开了高端数控机床对制冷机需求的新局面，同时越来越多新的领域也需要高精度的温控系统。目前，变频制冷机在显示成像设备和激光微加工设备的应用效果得到了行业的认可。变频制冷机的制冷量、水压力、水流量、水温控制精度等多项技术指标都能满足显示成像设备和激光微加工设备的使用要求。对水温的高精度控制有效保证了UV灯冷却效果，大大延长了UV灯的使用寿命，达到了更高的曝光效果要求。高精度温控的水进入激光器内部水冷板，可保证激光器稳定地输出功率和激光频率，能够实现更加精密的激光加工。

3. 为民族品牌发展赋能

变频制冷机是为高端数控机床专门设计配套的精密温控装置，针对伺服电机和高速电主轴能够实现高精度的冷却温度控制。变频制冷机冷却功率从1-20kW可供选择，温度控制精度可达到±0.1℃以内，电源适用范围更广，能够满足不同地区客户的电压和频率的需求，水流量值从6-100l/min连续稳定输出。

同飞制冷的变频制冷机主要有以下特点：（1）与普通定频制冷系统相比，同等运行工况下耗电量可节约10-20%；（2）可实现在一定的转速范围内连续调节，改变输出能量；（3）电子膨胀阀的调节范围宽、反应快，配合自主开发的专用软件，实时控制可以实现温控精度达到±0.1℃以内；（4）启动电流小，可以有效避免对电网造成的冲击；（5）采用新型环保冷媒R410A，不破坏臭氧层，工作压力为普通R22冷媒的1.6倍，制冷效率更高；（6）具有多种控制模式和报警功能，为客户提供更多的运行信息，确保设备良好运行。

目前，同飞制冷的变频制冷机技术已基本成熟，可以替代进口产品，打破了国外技术垄断的局面，增强了中国在这个领域的竞争力，为民族品牌树立一面旗帜。同时在价格和服务及时性方面相比进口产品具有明显优势，产品质量经客户使用后获得一致认可，在提升市场占有率的同时，也显著提高了经济效益，为我国在制冷机领域参与国际竞争贡献出一份力量。

展会基本信息：

名称：第十二届中国数控机床展览会（CCMT2022）

展期：2022年4月11-15日

地点：上海浦东 上海新国际博览中心

主办：中国机床工具工业协会

承办：中国机床工具工业协会

            上海市国际展览有限公司

（供稿：三河同飞制冷股份有限公司 责编：黄韶娟）