在工业生产中, 实现精密和超精密加工的主要条件之一是超精密加工环境的温度控制, 而热变形是精密和超精密加工误差的主要来源之一。100mm长的铁系金属零件, 在温度变化1℃时的热膨胀量约为1.6μm。很多机床、精密机床都要在一定的恒温条件下才能正常安全的工作, 所以要对机床进行恒温控制。通过对恒温方法的比较, 认为效果最为显著的是恒温油液喷淋的方法。为了得到恒温油液也有几种不同的方法:第一种方法, 采用单片机控制制冷装置和加热器来调节油液温度的变化, 第二种方法, 采用PLC控制制冷装置和加热器来调节油液温度的变化。采用PLC控制能能直接进行网络通信, 这是单片机控制所不具备的, 并且PLC可直接用于强烈干扰的工业生产现场, 而且控制精度比较高。

   本文研讨了一种利用压缩机、冷凝器、调节阀、蒸发器等机组循环制冷原理的高速、高精密数控机床用多路恒温控制系统。该系统采用了PLC控制器PID算法对高速、高精密数控机床多路恒温控制系统的温度、液位进行自动调节和误差修正, 使其满足一定的精度要求, 并使系统达到了平稳、快速响应的自动控制要求。数控机床多路恒温控制系统设计，恒温控制系统组成及工作原理如图1所示为油的恒温系统的结构原理图。该系统主要由有一台压缩机、一个旁通阀、一个冷凝器、一个过滤器、三个电池磁阀、三个热力膨胀阀、三个蒸发器、三个泵、三个油槽和风扇等组成。恒温系统的工作原理是:制冷压缩由蒸发器吸出制冷剂蒸汽, 压缩升温升压后进入冷凝器, 在冷凝器和风扇的作用下冷却成高压常温液态制冷剂, 热量被空气带走, 液态制冷剂经热力膨胀阀降压降温后, 有一定过冷度的制冷剂液体进入蒸发器吸热汽化, 不断地对油槽中的油进行换热, 使其降温到要求温度。

   恒温控制系统设计要求和参数选择当油槽中温度处于要求温度时, 压缩机应处于停机状态, 当温度发生变化时压缩机启动, 因为温度是实时变化的, 这样就导致了压缩机的频繁启动, 非常不利于压缩机的使用寿命和浪费电源。为了解决这一问题系统中安装了旁通阀。旁通阀的作用是当温度处于恒定温度时, 压缩机出来的制冷剂可以经过旁通阀然后在回到压缩机, 使压缩机一直处于工作状态。图1中通过启动电磁阀的频率和启动时间的长度来控制油槽的温度使其恒定。该系统一共有三个油槽容积为:0.32m3三个油槽中的水的设计温度分别是:8°、12°、16°。油槽系统主要采用PLC实现对水温度的自动化控制。三个泵的功率是:110w流量是:0.04m3 /min最高扬程:6m压缩机的功率是:2890W。

    当处于自动模块时, 程序不段的通过扫描主程序OB1模块, OB1调用各个模块不断的运行子程序,电池阀1会自动开启和关闭来控制油槽温度。处于手模式时, 也可以人为的去开启、关闭电磁阀1 用来调节油槽温度。利用PLC控制器的高可靠性和PID算法的优越性构建了高速、高精密数控机床多路恒温控制系统,不仅实现了高速、高精密数控机床多路恒温控制系统的控制过程自动化, 节省人力物力, 而且系统中设定了手动操作和自动操作, 任意阶段都能够实现两者间的切换, 使系统具有较强的灵活性。通过实践证明高速、高精密数控机床多路恒温控制系统取得了令人较满意的控制效果。