金屬切削機床的電氣設備

在現代工程中生產複雜形狀產品的各種方法中，金屬切削是首屈一指的。金屬切削機以及鍛造和鑄造機是所有現代機器、工具、儀器和其他工業、農業和運輸產品生產的基礎設備。

機械機器是用於製造機器本身的機器。機械工程的技術文化和進步主要依靠機械工程。金屬切削機床在用途、設備、尺寸、執行形式和精度方面具有廣泛的多樣性。

金屬切削機床的電氣設備包括電動機（異步鼠籠式電動機、直流電動機）、電磁鐵、電磁離合器、行程和限位開關、各種傳感器（例如液壓系統中的油壓控制）、控制按鈕、開關、信號燈、磁啟動器、繼電器、降低控制電路電壓的變壓器、報警電路和局部照明、保護裝置（斷路器、熔斷器和熱繼電器）。

現代金屬切削機床的電氣設備和自動化包括各種可編程控制器、變頻器、電動機軟啟動器、非接觸式啟動器、非接觸式限位開關和其他電子和可編程控制。

金屬切削機床的電氣設備位於機床本身、控制面板上和通常位於機床旁邊的控制櫃中。

本文討論了各種最常見的金屬切削機床的電氣設備有哪些特點和區別：車、鑽、銑、磨和刨。

金屬切削機床的主要類型

金屬切削機床的機械加工旨在通過去除工件上的切屑來實現工件的這種變化，之後工件的形狀將接近所需的形狀（粗加工和初步加工）或與其具有一定精度的幾何形狀重合、尺寸（精加工）和表面光潔度（微調）。根據各種因素，零件形狀的必要變化是使用不同類型的加工和在不同的機器上進行的。

目前，生產了大量不同用途、技術能力和尺寸的金屬切削機床。

根據自動化程度，我區分：

• 機械化；

• 自動化機器（自動和半自動機器）。

機械化機器有一個自動化操作，例如夾緊工件或進給工具。

執行加工的機器產生技術操作循環的所有工作和輔助運動並在沒有工人參與的情況下重複它們，工人只觀察機器的操作，控制加工質量，並在必要時調整機器，即對其進行調整，以恢復刀具與工件相對位置調整時所達到的精度，即工件的質量。

週期被理解為周期性重複技術操作從開始到結束的一段時間，與同時生產的零件數量無關。

半自動設備 - 以自動循環運行的機器，其重複需要工人的干預。例如，工人必須卸下一個零件並設置一個新零件，然後打開機器進行下一個循環的自動操作。

機床的主要（工作）運動分為主要（切削）運動和進給運動... 主要運動和進給運動可以是旋轉的也可以是直線的（平移的），它們由工件和刀具共同完成。

輔助運動包括設置、擰緊、鬆動、潤滑、排屑、刀具修整等運動。

在機床上加工產品，通過使刀具的切削刃相對於工件或工件相對於刀具的切削刃移動，使工件具有所需的表面形狀和尺寸。所需的相對運動是由工具和工件運動的組合產生的。

在圖。 1. 顯示了在金屬切削機床上進行的典型加工類型的示意圖，其中包括：車削（圖 1，a）、刨削（圖 1，b）、銑削（圖 1，c）、鑽孔（oriz. 1，d）和研磨（圖 1，e）。

在車床、轉盤、端面和其他機器上轉動時，主運動 1 是旋轉的，由工件 3 執行，而進給運動 2 是平移的，由刀具 4（銑床）執行。

在刨床上刨削時，主運動 1 和進給運動 2 是平動的。縱向刨削時，主運動由工件3進行，進給運動由刀具4進行；橫向刨削時，主運動由刀具4進行，進給由工件3進行。

米。一、機床加工產品的典型類型

銑削時，主運動1為旋轉運動，由刀具-刀具4進行，進給運動2為平移運動，由工件3進行。

鑽孔機鑽孔時，主運動1是旋轉運動，進給運動2是平移運動，這兩個運動都是由工具——鑽頭4進行的。工件3是靜止的。

磨床磨削時，主運動1為迴轉運動，由刀具-磨盤4進行，兩種進給運動為迴轉運動2'，由工件3和進給運動2«進行，即通過研磨 4 或細節 3 進行。

現代金屬切削機床具有單獨的（來自單獨的運動源）驅動器。金屬切削機床的運動源通常是電動機。電動機可以位於機器旁邊、機器內部、機器上，也可以內置在主軸箱中等。

在金屬切削機床的加工過程中，需要保持設定的切削速度和選定的進給量。偏離所選切割模式會導致加工質量下降或生產率下降。因此，機器的電驅動必須隨著裕量波動引起的負載變化保持近似恆定的速度（某些類型的控制除外）。具有相當剛性機械特性的電動機可以滿足這一要求。

對於任何金屬切削機床，電機和機床的運動鏈共同提供必要的切削速度。在大多數特殊機器中，主軸頻率（速度）是不變的。

齒輪箱驅動是目前金屬切削機床中最常見的主驅動類型，​​其優點是結構緊湊、操作方便、運行可靠。

齒輪箱驅動的缺點是無法平滑地調節速度，以及在控制範圍較寬的情況下高速時效率相對較低。

本機採用以下方法對主運動和進給運動的速度進行無級調節：

1、電氣調節是通過改變驅動機器相應電路的電動機的轉速來實現的。

2. 液壓調節主要用於控制直線運動（刨削、切割、拉伸時）的速度，較少用於旋轉運動）。

3. 使用機械變速器進行調整。機床中使用的大多數機械變速器都是摩擦式變速器。

CVT是一種用於平穩順暢地調節驅動器與驅動器之間的傳動比的機構。

也可以看看： 數控機床電驅動

車床電氣設備

車床的總體視圖如圖 1 所示。 2、在床身1上，牢固固定頭板2，設計用於旋轉產品。在床的導軌上有一個支架 3 和一個尾部 4。支架確保切割器沿著產品的軸線移動。在後面，有一個固定的中心，用於固定長產品或工具，如鑽頭、絲錐、展開器。

車刀是最常用的刀具，用於加工平面、圓柱和異形表面、螺紋等。

米。 2.車床總覽

車削加工的主要類型如圖所示。 3.

米。 3.車削的主要類型（箭頭表示刀具運動方向和工件旋轉方向）： a — 外圓柱面加工； b——外錐面加工； c——端樑的加工； d——車削槽和槽，切削一個工件； d——內圓錐面的加工； e——鑽、沉、擴孔； g——切削外螺紋； h——內螺紋切削；和——成形表面的處理； k——波紋軋製。

車床的特徵是作為主運動的產品的旋轉，以及作為進給運動的刀具2的平移運動。如果刀具沿產品軸線移動（縱向旋轉），進給可以是縱向的，如果刀具沿垂直於產品軸線的端面移動（橫向旋轉），則進給可以是橫向的。

通過切換齒輪箱的齒輪來調節主軸速度的機械方法的缺點是無法為所有直徑的工件提供經濟上有利的切削速度，而機器根本無法提供全部性能速度。

圖4所示為車床結構。

米。 4、車床托架裝置： 1——下滑板（縱向支撐）； 2——丝杆； 3——支架的橫向滑動； 4——旋轉盤； 5 — 指南； 6——工具架； 7——刀架迴轉頭： 8——刀具固定螺釘； 9——刀架轉動手柄； 10——螺母； 11——上滑塊（縱向支撐）； 12——指南； 13 和 14——把手； 15——支架縱向移動的把手。

專為不同工作而設計的螺旋車床。在他們身上你可以：

• 磨削外圓柱、圓錐和異形表面；

• 圓柱形和圓錐形孔；

• 處理端面；

• 切割外螺紋和內螺紋；

• 鑽孔、锪孔和鉸孔；切割、修剪和類似操作。

批量生產中使用的轉塔車床，用於從棒材或鋼坯加工複雜配置的零件。

立式車床用於加工直徑較大但長度相對較短的重型零件。它們可用於圓柱面和圓錐面的磨削和鑽孔、切削端面、切削環形槽、鑽孔、锪孔、擴口等。

車床和鑽床的基本驅動器，適用範圍廣泛，中小型，驅動器的主要類型是感應鼠籠式電機。

異步電動機在結構上與機床齒輪箱結合良好，運行可靠，不需要專門維護。

重型車床和立式車床一般採用直流電機對主驅動進行機電無級調速。

無級電調速（雙區）用於佔空比複雜的機器的自動化，這使得它們很容易重新調整到任何切削速度（例如，車床的一些自動車床）。

驅動裝置 中小型車床通常由主電機驅動，它提供切削螺紋的能力。為了調整進料速度，使用了多級進料箱。手動換檔或使用電磁摩擦離合器（遠程）換檔。

一些現代車床和鏜床使用單獨的直流驅動器，對進料器進行廣泛控制。在現代金屬切削機床中——變頻異步驅動。

輔助設備用於：冷卻液泵、快速卡鉗運動、尾部運動、尾部夾緊、套筒運動、齒輪箱齒輪運動、潤滑泵、電機控制變阻器運動、零件夾緊、穩定運動靜止、移動設備的主軸旋轉（銑削、研磨等）。這些驅動器中的大多數僅適用於重金屬切割機。

附加機電裝置：控制滑塊進給的電磁離合器，切換主軸轉速的電磁離合器。

自動化要素：機器中斷時電機停止，加工結束時自動退刀，程序數字控制和循環控制，電動複製。

控制和信號：驅動電機主電路中的轉速表、電流表和功率表，確定切削速度的工具，軸承溫度控制，潤滑控制。

最近，車床的軟件控制發展非常迅速。隨著大量的計算機控制車床的出現，生產了多操作機器，用於對范圍廣泛的零件進行通用的多刀具加工。

多功能機器經過編程並配備了自動化工具車間。刀具更換是在各個加工階段之間自動編程和執行的。

在車床上加工形狀複雜的旋轉體時——圓錐形、階梯形或帶弧形的成型機——仿形原理被廣泛使用……其本質在於，根據專門準備的模具複製所需的產品輪廓模板（複印機）或每個預處理部分。在復製過程中，複製手指沿著與切割器形狀相同的圖案輪廓運動。跟踪銷的運動通過控制系統自動傳輸到帶有刀具的支架上，使刀具的軌跡跟隨跟踪手指的軌跡。

與手動萬能機加工相比，在復印機上加工零件可以顯著提高零件形狀和尺寸的再現性（重複性）和勞動生產率，因為沒有時間花在轉動刀架、切削和銑刀外測量等。 ……

然而，基於復印機的自動化由於復印機和模板的耗時預生產而變得複雜。雖然加工產品和更改圖案所需的時間很少，但製作圖案通常需要大量勞動密集型手動操作才能完成，需要很長時間（有時需要幾個月）。

另請參閱此主題： 車床電氣設備

鑽孔機用電氣設備

專為通孔或盲孔設計的鑽床，用於通過沉孔和鉸孔精加工孔，用於切削內螺紋，用於端面和孔的沉孔。

• 鑽孔——在零件的緻密材料中加工孔的主要方法。通常，鑽孔沒有絕對正確的圓柱形狀。它們的橫截面呈橢圓形，縱截面略微變窄。

• 傳感器——是預先鑽孔或通過鑄造和沖壓製成的孔的加工，以獲得比鑽孔更精確的形狀和直徑。

• 鉸孔 — 這是對鑽孔和埋頭孔的最終處理，以生產形狀和直徑精確且粗糙度低的圓柱形孔。

萬能鑽床有以下幾種類型：

• 台鑽；

• 立式鑽孔（單軸）；

• 徑向鑽孔；多軸；

• 用於深鑽。

圖 5 顯示了搖臂鑽床的總體視圖。

米。 5、搖臂鑽床概覽

搖臂鑽床由底板1組成，底板上有立柱2，立柱2帶有旋轉套筒3，可旋轉360O... 橫桿4沿套筒作垂直方向運動，主軸頭（鑽頭）沿其移動5採用電驅動，其上裝有減速機，主軸進給沿水平方向移動。

鑽孔時，產品7固定在固定床台上。鑽頭 6 旋轉並上下移動，同時一直深入到產品中。使播種機旋轉的驅動器是主驅動器，驅動器是餵料器。

機器控制方案提供聯鎖裝置，可限制橫梁在極端位置的移動，禁止使用未受保護的立柱進行操作，並包括用於在橫梁固定在立柱上時提升橫樑的電機。

主運動：可逆鼠鼠式異步電機、可逆極開關異步電機、帶動車組的G-D系統（用於重型金屬切削機床）。

驅動方式：主傳動由機械鏈條、液壓驅動。

輔助器具用於：

• 冷卻泵，

• 液壓泵，

• 升高和降低套筒（用於搖臂鑽床），

• 立柱夾緊（用於搖臂鑽床），

• 支撐運動（用於重型搖臂鑽床），

• 車削襯套（用於重型搖臂鑽床），

• 工作台旋轉（用於模塊化機器）。

特殊機電裝置和聯鎖裝置：

• 用於液壓控制的螺線管，

• 使用方式開關的循環自動化，

• 自動工作台固定控制，

• 通過程序控制自動設置坐標（用於坐標鑽床和坐標台）。

鏜床分為：

• 水平鑽井；

• 夾具鏜孔；

• 金剛石鑽孔；

• 深鏜床。

臥式鑽床可進行以下工作：

• 鑽孔;

• 鑽孔；

• 修剪末端；

• 雕刻;

• 平面銑削。

鑽孔機的主驅動由異步鼠籠式電機提供。主軸的速度是通過變速箱的齒輪換檔來控制的。

重型臥式鑽孔機由帶兩速或三速變速箱的直流電機驅動。

鑽床的進給驅動通常由主電機提供，主電機的進給箱位於主軸頭上。

對於通用和重型鑽床，根據 GD 系統（對於較輕的機器，使用 PMU-D 或 EMU-D 系統）或 TP-D（對於新機器），使用直流電機進給器。

輔助裝置用於：冷卻泵、鑽軸快速移動、潤滑泵、齒輪箱的切換齒輪、齒條的移動和張緊、變阻器的調節滑塊的移動。

特殊機電裝置和聯鎖裝置：變速箱換檔時主驅動控制的自動化，顯微鏡照明裝置，感應轉換器讀取坐標的裝置。現代鏜床大部分是電氣化的。

以2R135F2型號為例，詳細了解數控鑽床的電氣設備： 電氣設備數控鑽孔機

磨床電氣設備

磨床 它們主要用於降低零件的粗糙度並獲得精確的尺寸。

在研磨過程中，主要的切削運動是由研磨工具——研磨盤來完成的。它只是在旋轉，其速度以米/秒為單位。進給運動可以不同，它們與工件或工具通信。砂輪由帶切削刃的粘結磨粒組成。

磨床按用途分為：

• 圓磨；
• 內圓磨削；
• 無心磨削；
• 表面研磨；
• 特別的。

圖 6 顯示了帶有運動指定的平面磨床的加工方案，圖 7 - 圓形外圓磨削方案，圖 8 - 圓形磨床的一般視圖。

米。 6、平面磨床加工方案及運動指定：a——b——水平主軸工作在磨盤周邊（a——矩形工作台；b——圓工作台）； c——d——立式主軸，單主軸，配合磨盤後端工作（c——圓台；d——矩形台）； e — f — 雙主軸機器與研磨盤的前側一起工作（d — 兩個垂直主軸；f — 兩個水平主軸）。

米。 7、外圓磨削方案：a——縱向工作行程磨削：1——磨盤； 2 — 打磨細節； b——深磨； c——深切磨削； d——組合磨削； Spp——縱向進給； Sp——橫向進給； 1——加工深度。

米。 8.外圓磨床概覽

圓磨機（圖8）由以下主要單元組成：床身1、磨頭3、挖掘機2、尾部4、立柱5。磨床有修整磨盤的裝置（圖中未顯示）。外圓磨床的床身和工作台如圖所示。

下工作台 6 安裝在床身的縱嚮導軌上，旋轉的上工作台 5 安裝在其上。工作台 5 可以通過螺釘 2 繞軸承 4 的軸線旋轉。工作台5的固定旋轉對於加工錐面是必要的。下工作台由固定在床上的液壓缸移動。一塊板固定在床上，在磨頭移動的橫嚮導軌上。

磨床是精密機器，因此它們的單個組件和運動傳動裝置的設計必須盡可能簡單，這是通過廣泛使用單個驅動來實現的。在磨床中，電驅動分為以下類型：主驅動（研磨盤的旋轉）、產品旋轉驅動、驅動驅動、輔助驅動和特殊機電設備。

在主驅動功率達10千瓦的中小型磨床中，砂輪的轉動通常由單速異步鼠籠式電動機進行。具有大砂輪尺寸（直徑最大 1000 毫米，寬度最大 700 毫米）的外圓磨床使用從電機到主軸的齒輪皮帶傳動裝置和傳動裝置上的電制動器以減少停止時間。

在內圓磨床上，加工是在小尺寸圓周上進行的，因此它們使用從電機到主軸的加速傳動裝置或使用內置在磨頭主體中的特殊高速異步電機。將鼠電池電機和磨削主軸在結構上組合成一個單元的裝置稱為電主軸。

主驅動... 在內圓磨床、鼠籠式異步電機、單機或 多速… 在重型外圓磨床中，產品旋轉驅動根據 G-D 系統進行，並採用晶閘管變流器驅動。

小型磨床的轉動（工作台的往復運動、磨頭的縱向和橫向運動）由液壓驅動進行。根據EMU-D、PMU-D或TP-D系統，重型平面和外圓磨床的驅動裝置由直流電機執行，通常使用變量液壓驅動。

輔助驅動用於：帶橫向周期性進給的液壓泵、橫向進給（異步鼠鼠電機或重型金屬切削機床的直流電機）、砂輪頭的垂直運動、冷卻泵、潤滑泵、傳送帶和清洗、磁性過濾器。

特殊機電裝置和聯鎖裝置：電磁台和板；消磁器（用於消磁零件）；冷卻劑磁性過濾器；計算修整圓圈的周期數；主動控制裝置。

電磁板和旋轉電磁工作台廣泛用於平面磨床，用於快速可靠地緊固鋼和鑄鐵工件。永磁夾板（磁性板）用於精密磨床。

為了提高生產率並確保高精度，所有類型的現代磨床都配備了主動控制裝置——用於在加工過程中主動控制磨削零件並向機器控制系統發送適當命令的測量裝置。

當達到所需的工件尺寸時，機器會自動關閉，工人無需停機檢查工件尺寸。他只是卸下成品零件，安裝新零件並啟動機器。

用於在內圓磨床加工過程中自動控制零件尺寸的最簡單的測量裝置是一個定期帶到工件上的量規。

在連續加載零件的平面磨床上，電接觸測量裝置用於機器的自動調整。

銑床電氣設備

銑床加工平面、異形表面、凹槽、切削外螺紋和內螺紋、齒輪和帶直齒和斜齒的多切削工具（銑刀、鉸刀等）。銑刀-多齒（多頭刀具）。每個切削齒都是最簡單的刀具。臥式銑刀的總圖如圖 9 所示。銑刀的主要類型如圖 10 所示。

米。九、臥式銑床概觀

切削刀具（銑刀 4）安裝在固定在主軸 5 中的心軸 3 和位於機架 1 上的懸架 2 上。機器的主要運動是刀具的旋轉，刀具由位於內部的主驅動裝置旋轉床。產品6安裝在工作台7上，沿著旋轉板8的導軌在切割器的旋轉方向上移動，產品6安裝在滑道9上，在垂直於切割器旋轉的方向上沿著控制台10移動。控制臺本身沿著床 II 的導軌在垂直方向上移動。

機器的進給運動就是產品的運動。主進給——工作台沿刀具旋轉方向的縱向進給。工作台進給裝置位於控制台內。該機器還為滑塊提供橫向進給，為支架提供垂直進給。旋轉板的存在允許工作台在水平面上旋轉並以所需的角度放置。在簡單的銑床中，沒有旋轉板。

立式銑刀通常是在與臥式銑刀相同的基礎上製造的，除了床身和垂直安裝的主軸單元外，它們的設計基本相同。有一些立式銑床，其中主軸安裝在主軸頭中，主軸頭在與工作台平面成一定角度的垂直平面內旋轉。立式切割機的進給機構沒有轉盤。

如圖。 10、刀具的主要類型：a、b——圓柱形； c、d、e——結束； f, g——結束； h——鑰匙； i- 圓盤兩面和三面； k——時隙和段； l——角度； m——異形； A——帶圓柱形或圓錐形孔的刀具； T——固定銑刀的端座； P——帶縱向和橫向鍵的刀具； K 和 Ts — 錐形和圓柱形立銑刀

主驅動器。單速或多速異步鼠籠式電機與齒輪箱組合用於驅動中小型銑床的主運動。發動機通常是法蘭連接的。在大多數情況下，此類機器的驅動是由主機通過多級進料箱進行的。

厚層銑床的主驅動也由異步電機進行，主軸角速度發生機械變化。

驅動裝置。對於此類機器的進給台和銑頭的驅動，使用直流電機，這些電機根據 G-D 系統開啟，並以 EMU 作為勵磁器。目前，TP-D系統和變頻異步電驅動用於此類驅動。

輔助驅動 用於銑頭快速移動、橫梁移動（用於縱刀）、橫桿夾緊、冷卻泵、潤滑泵、液壓泵。

在臥式銑床中，法蘭電機通常安裝在床身後壁上，而在立式銑床中，它們通常垂直安裝在床身頂部。給料器使用單獨的電動機大大簡化了銑床的設計。當不在機器上進行齒輪切削時，這是可以接受的。

軟件循環控制系統在銑床中很常見。它們用於矩形整形。數控方案廣泛用於加工曲線輪廓。

仿形銑刀設計用於通過仿形模型加工空間複雜的曲面。這些機器用於製造水輪機葉輪、鍛造和沖壓模具、線性和沖壓模具等。在通用機器上加工此類產品幾乎是不可能的。

最普遍的是帶電動跟踪的複印機銑床 - 電子復印機刀具。

另請參閱此主題： 銑床電氣設備

刨床電氣設備

刨床組包括橫刨、刨床和銑床。刨床的一個特徵是刀具或零件在前進行程期間以刨削模式往復運動，並在刀具或零件的每個單行程或雙行程後執行間歇橫向進給。

切割機用於規劃大型零件。這些機器有不同的尺寸，工作台長度為 1.5 - 12 m。

刨床的總體視圖如圖 1 所示。十一。

米。 11. 刨絲器概覽

在這些機器中，工件1固定在工作台2上，工作台2進行往復運動，而銑刀3固定在垂直支撐4上，安裝在橫梁5上，保持靜止。刨削過程是在工作台向前的工作行程中進行的，在反向行程中銑刀被抬起。在工作台的每個返回行程之後，刀具沿橫向移動，提供橫向進給。

工作行程中工作台的縱向運動為主運動，刀具運動為進給運動。輔助運動包括橫樑和機器托架的快速運動、工作台縮回期間刀具的提升以及設置操作。

刨床有主驅動器、橫向進給驅動器和輔助驅動器。刨床的主電驅動提供工件台的往復運動。電力驅動是可逆的。工作台向前移動時，主電機根據切削情況加載，而當它向後移動時，電機負載僅用於移動沒有刨削過程的零件的工作台。電驅動提供對切割速度的平穩控制。

刨床的主電驅動根據工作台的速度表提供機器的工藝過程。刨床主電驅動的操作與頻繁的轉彎以及大的啟動和製動力矩有關。在縱向刨床中，工作台由晶閘管轉換器驅動的直流電機驅動。

卡尺進給 定期為雙工作台的每個行程進行刨削，通常是在從反向反轉為直線時，並且必須在切割開始之前完成。機械、電氣、液壓、氣動和混合驅動系統用於實現這種電源，其中最普遍的是機電系統，由交流異步電動機借助螺桿或齒輪齒條機構實現。

輔助驅動，確保橫樑和支架的快速移動，以及在工作台返回行程期間提升刀具，分別由異步電機和電磁鐵執行。

刨床的自動控制方案為機器必要的技術操作模式提供了對所有驅動器的控制。它提供自動和触發操作模式。該方案包括對電力驅動和機器機制的保護、技術聯鎖裝置，包括限制工作台向前和向後移動的聯鎖裝置。