產品應用故事|機床加工精度的“守護者”
——三河同飛變頻制冷機
【編者按】今天，中國機床工具行業正處于向高質量發展的轉型期。面對錯綜復雜的國際環境和市場形勢，機床工具企業通過不懈努力贏得更多用戶的信任和青睞，既是可持續發展的需要，也是實現國產機床自主可控的根本路徑。為了使用戶更好地了解機床產品的發展和進步，中國機床工具工業協會傳媒部向部分企業征集了“產品應用故事”，旨在擴大企業及產品的影響面，提升品牌效應，使更多用戶增強對國產裝備的信心。
隨著我國經濟的飛速發展，數控機床作為工業母機，在工業制造中已經得到廣泛的應用。在航空航天、汽車、船舶、精密模具、3C等行業發展的帶動下，五軸加工中心、高精度磨床、高精度雕銑機的需求量越來越多，精密加工技術的迅速發展和零件加工精度的不斷提高，對數控機床的加工精度也提出了更高的要求，工業制冷機對于數控機床的作用愈發凸顯出來。在數控機床主軸電機和伺服電機高速運轉中，累積的熱量變化會造成主軸熱伸縮量變化進而影響工件的加工精度，目前普通的溫控精度已經不能滿足要求，因而推出高效節能、溫控精度更高的制冷機勢在必行。
目前，工業制冷行業通用的精度控制方式為壓縮機啟停式，液溫控制精度一般在±1-2℃，只能滿足數控機床加工精度要求不太高的情況。部分廠家的制冷機高精度控制方式采用的是壓縮機常轉，利用電磁閥熱氣旁通原理平衡制冷和制熱比例，雖然可以實現最高±0.1℃的精度，但是此種方式的弊端是電磁閥的機械動作壽命會影響整機的壽命和可靠性，同時壓縮機常轉也增大了能耗。
1. 以精準服務贏得客戶信任
在華東某數控機床生產廠家的高精度加工中心裝配車間內，一群技術人員正拿著加工出來的模具和客戶要求的樣品作比較。經過測量，加工出來的模具比客戶的樣品表面粗糙度明顯大了2個量級。粗糙度是該零部件的主要性能指標，客戶對其要求非常高。
客戶的要求就是軍令，一點折扣也不能打。機床廠家相關技術人員緊急討論解決方案，從系統加工參數的調整到機床主軸的裝配，能試驗調整的措施都試了個遍也沒有找到改善方法。隨著客戶交機時間的不斷臨近，該機床公司組織了主軸、系統、水冷機提供商的多方會談。三河同飛制冷股份有限公司技術人員在與客戶的技術溝通中了解到，客戶送樣的樣品加工用的機床為某日系品牌，根據技術人員對該品牌機床的了解，該機床配套的應該是變頻制冷機。而現場配套的水冷卻機是電磁閥熱氣旁通控制的高精度水冷卻機。在正常加工下，水溫波動范圍為+0.25~-0.2℃之間，推測可能是水溫的波動范圍比較大，影響了機床加工精度的進一步提高。
經過同飛公司的緊急生產和調配，新款變頻式高精度水冷卻機送到了客戶試機現場。連接好設備后開始正常樣品試制，經過連續幾個新樣品的檢測，加工精度明顯提高，滿足了客戶的使用要求。鑒于客戶的信任，在后面的二期設備采購時直接指定了該品牌的設備，并繼續配套三河同飛公司提供的變頻水冷機，贏得了較好的口碑。
2. 以創新產品打開應用新局面
目前國際上使用變頻壓縮機控制的制冷機廠家主要是以日本為主，歐洲的市場還是以電磁閥熱氣旁通形式控溫為主，中國企業的變頻制冷機技術研究也剛剛起步。三河同飛制冷股份有限公司在變頻制冷機設計中，引入了一種全新的技術——熱氣旁通補償技術。變頻壓縮機最低工作轉速一般是700-900 r/min，在系統無負載或者負載很低的情況下，低速運轉的壓縮機依然出現制冷量大于發熱量的現象，這時候熱氣補償閥控制板會控制熱蒸發補償閥將未冷凝的高溫高壓制冷劑補償到蒸發器中，以中和制冷量，保證在低負載或者零負載下制冷機依然有較高的控溫精度。
熱氣旁通補償技術的創新點為：變頻制冷機根據外界負載的變化率、壓縮機的轉速和環境溫度等條件判斷出當前制冷系統是否可以滿足精度。當負載降低、壓縮機接近最低轉速、環境溫度低于系統設定值時，熱蒸汽補償的電子膨脹閥就會開啟，利用壓縮機排出的熱蒸汽抵消通過節流電子膨脹閥到蒸發器的冷量。控制系統會根據溫度的變化量及速率調整節流電子膨脹閥和熱蒸汽補償電子膨脹閥的開度，使變頻制冷機在0-100%的負載情況下都能保持較高的溫度控制。變頻制冷機熱汽旁通補償技術有效地解決了低負載運轉（負載率＜20%）精度控制問題，同時大大降低了能耗。相比較之前通過加熱管補償的形式，在同等使用條件下能耗總體降低50%。
變頻制冷機的開發打開了高端數控機床對制冷機需求的新局面，同時越來越多新的領域也需要高精度的溫控系統。目前，變頻制冷機在顯示成像設備和激光微加工設備的應用效果得到了行業的認可。變頻制冷機的制冷量、水壓力、水流量、水溫控制精度等多項技術指標都能滿足顯示成像設備和激光微加工設備的使用要求。對水溫的高精度控制有效保證了UV燈冷卻效果，大大延長了UV燈的使用壽命，達到了更高的曝光效果要求。高精度溫控的水進入激光器內部水冷板，可保證激光器穩定地輸出功率和激光頻率，能夠實現更加精密的激光加工。
3. 為民族品牌發展賦能
變頻制冷機是為高端數控機床專門設計配套的精密溫控裝置，針對伺服電機和高速電主軸能夠實現高精度的冷卻溫度控制。變頻制冷機冷卻功率從1-20kW可供選擇，溫度控制精度可達到±0.1℃以內，電源適用范圍更廣，能夠滿足不同地區客戶的電壓和頻率的需求，水流量值從6-100l/min連續穩定輸出。
同飛制冷的變頻制冷機主要有以下特點：（1）與普通定頻制冷系統相比，同等運行工況下耗電量可節約10-20%；（2）可實現在一定的轉速范圍內連續調節，改變輸出能量；（3）電子膨脹閥的調節范圍寬、反應快，配合自主開發的專用軟件，實時控制可以實現溫控精度達到±0.1℃以內；（4）啟動電流小，可以有效避免對電網造成的沖擊；（5）采用新型環保冷媒R410A，不破壞臭氧層，工作壓力為普通R22冷媒的1.6倍，制冷效率更高；（6）具有多種控制模式和報警功能，為客戶提供更多的運行信息，確保設備良好運行。
目前，同飛制冷的變頻制冷機技術已基本成熟，可以替代進口產品，打破了國外技術壟斷的局面，增強了中國在這個領域的競爭力，為民族品牌樹立一面旗幟。同時在價格和服務及時性方面相比進口產品具有明顯優勢，產品質量經客戶使用后獲得一致認可，在提升市場占有率的同時，也顯著提高了經濟效益，為我國在制冷機領域參與國際競爭貢獻出一份力量。
展會基本信息：
名稱：第十二屆中國數控機床展覽會（CCMT2022）
展期：2022年4月11-15日
地點：上海浦東 上海新國際博覽中心
主辦：中國機床工具工業協會
承辦：中國機床工具工業協會
上海市國際展覽有限公司
（供稿：三河同飛制冷股份有限公司 責編：黃韶娟）