机床对调速的要求和实现

　　多数机床都要求选择最经济的切削速度以发挥机床和刀具的最大效益。一方面，随着工件的大小、材料性质、要求的尺寸精度、表面粗糙度以及所用刀具的不同，最经济的切削速度亦不相同；另一方面，机床的快速进刀、快速退刀和对刀调整等辅助工作也需要不同的运动速度。因此，为了保证机床能在不同的速度下工作，要求包括主拖动和进给拖动在内的电力拖动系统，必须具备调节速度的功能。

　　为满足上述机床对调速的要求，一般可视具体情况采用机械有级调速系统、电气--机械有级调速系统、电气无级调速系统。

　　1．机械有级调速系统

　　在机械有级调速系统中，电动机采用不调速的鼠笼异步电动机，而速度调节通过改变齿轮箱的变速比来实现。图5.1为某机床采用的机械有级调速系统及其转速图。

　　从图中可以看出，电动机的单一转速通过9对齿轮的变速，在负载侧得到12个转速。

　　机械有级调速系统的速度不能连续可调，因而常常得不到最合理的速度，也就不能保证机床的最高效率。此外，为获得比较多的速度，不得不采用很多机械转动机构，使机械系统变得复杂，既影响机床的加工精度，也增加了机床的造价。

　　这种系统的优点是：负载转矩是经机械传动机构传到电动机轴上的，电动机轴上的转矩等于负载转矩的传动比的倒数倍，因此在降速系统中可以选择转矩较小的电动机。普通车床、钻床、铣床和小镗床一般都采用这种机械有级调速系统。

　　2．电气--机械有级调速系统

　　在机械有级调速系统中，用多速笼型异步电动机代替单速笼型异步电动机，这样的系统就是电气--机械有级调速系统。多速电动机一般采用双速电动机，少数机床采用三速、四速电动机。中小型镗床的主拖动系统多采用双速电动机。

　　在这种调速系统中，如机床主轴电动机的速度级数为 m，机械变速级数为 y，则机床主轴的速度级数为：z = my。

　　一般说来，在总的变速级数一定的情况下，采用多速电动机可以简化机械传动机构，但多速电动机的价格比单速电动机贵得多，因此，在采用多速电动机后若不能有效地减小机床变速箱或机床成本，则应优先采用单速电动机。

　　3．电气无级调速系统

　　通过直接改变电动机转速来实现机床工作机构转速的无级调节，这种调速系统调速范围宽、可实现平滑调速、调速精度高、控制灵活，还可大大简化机床的机械传动机构。

　　速度调节，可通过手动给定信号并经过中间放大、保护等环节来实现，因而电动机转速人为给定，不能自动纠正转速偏差，这种方式称为开环控制，其系统的结构框图如图5.2所示。图5.3表明：当电动机的机械特性由转变为、时，它们与负载机械特性的交点亦相应改变，其稳定转速即由转变为、。

加工时，由于毛坯余量的变化、工件材质不均匀等原因，使电动机负载发生扰动，这种扰动会引起电动机转速的波动，影响加工质量。低速时甚至会影响电动机的正常运转。因此，要设法使电动机转速不随外界扰动而变化，始终能精确地保持在给定的数值上，这就需要速度能自动调节、亦称稳速。一般要用闭环控制系统才能实现稳速。最简单的结构框图如图5.4所示。