金属切削机床的电气设备

在现代工程中生产复杂形状产品的各种方法中，金属切削是首屈一指的。金属切削机以及锻造和铸造机是所有现代机器、工具、仪器和其他工业、农业和运输产品生产的基础设备。

机械机器是用于制造机器本身的机器。机械工程的技术文化和进步主要依靠机械工程。金属切削机床在用途、设备、尺寸、执行形式和精度方面具有广泛的多样性。

金属切削机床的电气设备包括电动机（异步鼠笼式电动机、直流电动机）、电磁铁、电磁离合器、行程和限位开关、各种传感器（例如液压系统中的油压控制）、控制按钮、开关、信号灯、磁启动器、继电器、降低控制电路电压的变压器、报警电路和局部照明、保护装置（断路器、熔断器和热继电器）。

现代金属切削机床的电气设备和自动化包括各种可编程控制器、变频器、电动机软启动器、非接触式启动器、非接触式限位开关和其他电子和可编程控制。

金属切削机床的电气设备位于机床本身、控制面板上和通常位于机床旁边的控制柜中。

本文讨论了各种最常见的金属切削机床的电气设备有哪些特点和区别：车、钻、铣、磨和刨。

金属切削机床的主要类型

金属切削机床的机械加工旨在通过去除工件上的切屑来实现工件的这种变化，之后工件的形状将接近所需的形状（粗加工和初步加工）或与其具有一定精度的几何形状重合、尺寸（精加工）和表面光洁度（微调）。根据各种因素，零件形状的必要变化是使用不同类型的加工和在不同的机器上进行的。

目前，生产了大量不同用途、技术能力和尺寸的金属切削机床。

根据自动化程度，我区分：

• 机械化；

• 自动化机器（自动和半自动机器）。

机械化机器有一个自动化操作，例如夹紧工件或进给刀具。

执行加工的机器产生技术操作循环的所有工作和辅助运动，并在没有工人参与的情况下重复它们，工人只观察机器的操作，控制加工质量，并在必要时调整机器，即对其进行调整，以恢复调整刀具与工件相对位置时所达到的精度，即工件的质量。

周期被理解为周期性重复技术操作从开始到结束的一段时间，与同时生产的零件数量无关。

半自动设备 - 以自动循环运行的机器，其重复需要工人的干预。例如，工人必须卸下一个零件并设置一个新零件，然后打开机器进行下一个循环的自动操作。

机床的主要（工作）运动分为主要（切削）运动和进给运动... 主要运动和进给运动可以是旋转的也可以是直线的（平移的），它们由工件和刀具共同完成。

辅助运动包括设置、拧紧、松动、润滑、排屑、刀具修整等运动。

在机床上加工产品，通过使刀具的切削刃相对于工件或工件相对于刀具的切削刃移动，使工件具有所需的表面形状和尺寸。所需的相对运动是由工具和工件运动的组合产生的。

在图。 1. 显示了在金属切削机床上进行的典型加工类型的示意图，其中包括：车削（图 1，a）、刨削（图 1，b）、铣削（图 1，c）、钻孔（oriz. 1，d）和研磨（图 1，e）。

在车床、转盘、端面和其他机器上转动时，主运动 1 是旋转的，由工件 3 执行，而进给运动 2 是平移的，由刀具 4（铣床）执行。

在刨床上刨削时，主运动 1 和进给运动 2 是平动的。纵向刨削时，主运动由工件3进行，进给运动由刀具4进行；横向刨削时，主运动由刀具4进行，进给由工件3进行。

米。一、机床加工产品的典型类型

铣削时，主运动1为旋转运动，由刀具-刀具4进行，进给运动2为平移运动，由工件3进行。

钻孔机钻孔时，主运动1是旋转运动，进给运动2是平移运动，这两个运动都是由工具——钻头4进行的。工件3是静止的。

磨床磨削时，主运动1为回转运动，由刀具-磨盘4进行，两种进给运动为回转运动2'，由工件3和进给运动2«进行，即通过研磨 4 或细节 3 进行。

现代金属切削机床具有单独的（来自单独的运动源）驱动器。金属切削机床的运动源通常是电动机。电动机可以位于机器旁边、机器内部、机器上，也可以内置在主轴箱中等。

在金属切削机床的加工过程中，需要保持设定的切削速度和选定的进给量。偏离所选切割模式会导致加工质量下降或生产率下降。因此，机器的电驱动必须随着裕量波动引起的负载变化保持近似恒定的速度（某些类型的控制除外）。具有相当刚性机械特性的电动机可以满足这一要求。

对于任何金属切削机床，电机和机床的运动链共同提供必要的切削速度。在大多数特殊机器中，主轴频率（速度）是不变的。

齿轮箱驱动是目前金属切削机床中最常见的主驱动类型，其优点是结构紧凑、操作方便、运行可靠。

齿轮箱驱动的缺点是无法平滑地调节速度，以及在控制范围较宽的情况下高速时效率相对较低。

本机采用以下方法对主运动和进给运动的速度进行无级调节：

1、电气调节是通过改变驱动机器相应电路的电动机的转速来实现的。

2. 液压调节主要用于控制直线运动（刨削、切割、拉伸时）的速度，较少用于旋转运动）。

3. 使用机械变速器进行调整。机床中使用的大多数机械变速器都是摩擦式变速器。

CVT是一种用于平稳顺畅地调节驱动器与驱动器之间的传动比的机构。

也可以看看： 数控机床电驱动

车床电气设备

车床的总体视图如图 1 所示。 2、在床身1上，牢固固定头板2，设计用于旋转产品。在床的导轨上有一个支架 3 和一个尾部 4。支架确保切割器沿着产品的轴线移动。在后面，有一个固定的中心，用于固定长产品或工具，如钻头、丝锥、展开器。

车刀是最常用的刀具，用于加工平面、圆柱和异形表面、螺纹等。

米。 2.车床总览

车削加工的主要类型如图所示。 3.

米。 3.车削的主要类型（箭头表示刀具运动方向和工件旋转方向）： a — 外圆柱面加工； b——外锥面加工； c——端梁的加工； d——车削槽和槽，切削一个工件； d——内圆锥面的加工； e——钻、沉、扩孔； g——切削外螺纹； h——内螺纹切削；和——成形表面的处理； k——波纹轧制。

车床的特征是作为主运动的产品的旋转，以及作为进给运动的刀具2的平移运动。如果刀具沿产品轴线移动（纵向旋转），进给可以是纵向的，如果刀具沿垂直于产品轴线的端面移动（横向旋转），则进给可以是横向的。

通过切换齿轮箱的齿轮来调节主轴速度的机械方法的缺点是无法为所有直径的工件提供经济上有利的切削速度，而机器根本无法提供全部性能速度。

图4所示为车床结构。

米。 4、车床托架装置： 1——下滑板（纵向支撑）； 2——丝杠； 3——支架的横向滑动； 4——旋转盘； 5 — 指南； 6——工具架； 7——刀架回转头： 8——刀具固定螺钉； 9——刀架转动手柄； 10——螺母； 11——上滑块（纵向支撑）； 12——指南； 13 和 14——把手； 15——支架纵向移动的把手。

专为不同工作而设计的螺旋车床。在他们身上你可以：

• 磨削外圆柱、圆锥和异形表面；

• 圆柱形和圆锥形孔；

• 处理端面；

• 切割外螺纹和内螺纹；

• 钻孔、锪孔和铰孔；切割、修剪和类似操作。

批量生产中使用的转塔车床，用于从棒材或钢坯加工复杂配置的零件。

立式车床用于加工直径较大但长度相对较短的重型零件。它们可用于圆柱面和圆锥面的磨削和钻孔、切削端面、切削环形槽、钻孔、锪孔、扩口等。

车床和钻床的基本驱动器，适用范围广泛，中小型，驱动器的主要类型是感应鼠笼式电机。

异步电动机在结构上与机床齿轮箱结合良好，运行可靠，不需要专门维护。

重型车床和立式车床一般采用直流电机对主驱动进行机电无级调速。

无级电调速（双区）用于占空比复杂的机器的自动化，这使得它们很容易重新调整到任何切削速度（例如，车床的一些自动车床）。

驱动装置 中小型车床最常由主电机驱动，它提供切削螺纹的能力。为了调整进料速度，使用了多级进料箱。手动换档或使用电磁摩擦离合器（远程）换档。

一些现代车床和镗床使用单独的直流驱动器，对进料器进行广泛控制。在现代金属切削机床中——变频异步驱动。

辅助设备用于：冷却液泵、快速卡钳运动、尾部运动、尾部夹紧、套筒运动、齿轮箱齿轮运动、润滑泵、电机控制变阻器运动、零件夹紧、稳定运动静止、移动设备的主轴旋转（铣削、研磨等）。这些驱动器中的大多数仅适用于重金属切割机。

附加机电装置：控制滑块进给的电磁离合器，切换主轴转速的电磁离合器。

自动化要素：机器中断时电机停止，加工结束时自动退刀，程序数字控制和循环控制，电动复制。

控制和信号：驱动电机主电路中的转速表、电流表和功率表，确定切削速度的工具，轴承温度控制，润滑控制。

最近，车床的软件控制发展非常迅速。随着大量的计算机控制车床的出现，生产了多操作机器，用于对范围广泛的零件进行通用的多刀具加工。

多功能机器经过编程并配备了自动化工具车间。刀具更换是在各个加工阶段之间自动编程和执行的。

在车床上加工形状复杂的旋转体时——圆锥形、阶梯形或带弧形的成型机——仿形原理被广泛使用……其本质在于，根据专门准备的模具复制所需的产品轮廓模板（复印机）或每个预处理部分。在复制过程中，复制手指沿着与切割器形状相同的图案轮廓运动。跟踪销的运动通过控制系统自动传输到带有刀具的支架上，使刀具的轨迹跟随跟踪手指的轨迹。

与手动万能机加工相比，在复印机上加工零件可以显着提高零件形状和尺寸的再现性（重复性）和劳动生产率，因为没有时间花在转动刀架、切削和铣刀外测量等。 ……

然而，基于复印机的自动化由于复印机和模板的耗时预生产而变得复杂。虽然加工产品和更改图案所需的时间很少，但制作图案通常需要大量劳动密集型手动操作才能完成，需要很长时间（有时需要几个月）。

另请参阅此主题： 车床电气设备

钻孔机用电气设备

专为通孔或盲孔设计的钻床，用于通过沉孔和铰孔精加工孔，用于切削内螺纹，用于端面和孔的沉孔。

• 钻孔——在零件的致密材料中加工孔的主要方法。通常，钻孔没有绝对正确的圆柱形状。它们的横截面呈椭圆形，纵截面略微变窄。

• 传感器——是预先钻孔或通过铸造和冲压制成的孔的加工，以获得比钻孔更精确的形状和直径。

• 铰孔 — 这是对钻孔和埋头孔的最终处理，以生产形状和直径精确且粗糙度低的圆柱形孔。

万能钻床有以下几种类型：

• 台钻；

• 立式钻孔（单轴）；

• 径向钻孔；多轴；

• 用于深钻。

图 5 显示了摇臂钻床的总体视图。

米。 5. 摇臂钻床总览

摇臂钻床由底板1组成，底板上有立柱2，立柱2带有旋转套筒3，可旋转360O... 横杆4沿套筒作垂直方向运动，主轴头（钻头）沿其移动5采用电驱动，其上装有减速机，主轴进给沿水平方向移动。

钻孔时，产品7固定在固定床台上。钻头 6 旋转并上下移动，始终深入产品。使播种机旋转的驱动器是主驱动器，驱动器是喂料器。

机器控制方案提供联锁装置，可限制横梁在极端位置的移动，禁止使用未受保护的立柱进行操作，并包括用于在横梁固定在立柱上时提升横梁的电机。

主运动：可逆鼠鼠式异步电机、可逆极开关异步电机、带动车组的G-D系统（用于重型金属切削机床）。

驱动方式：主传动由机械链条、液压驱动。

辅助器具用于：

• 冷却泵，

• 液压泵，

• 升高和降低套筒（用于摇臂钻床），

• 立柱夹紧（用于摇臂钻床），

• 支撑运动（用于重型摇臂钻床），

• 车削衬套（用于重型摇臂钻床），

• 工作台旋转（用于模块化机器）。

特殊机电装置和联锁装置：

• 用于液压控制的螺线管，

• 使用方式开关的循环自动化，

• 自动工作台固定控制，

• 通过程序控制自动设置坐标（用于坐标钻床和坐标台）。

镗床分为：

• 水平钻井；

• 夹具镗孔；

• 金刚石钻孔；

• 深镗床。

卧式钻床可进行以下工作：

• 钻孔;

• 钻孔；

• 修剪末端；

• 雕刻;

• 平面铣削。

钻孔机的主驱动由异步鼠笼式电机提供。主轴的速度是通过变速箱的齿轮换档来控制的。

重型卧式钻孔机由带两速或三速变速箱的直流电机驱动。

钻床的进给驱动通常由主电机提供，主电机的进给箱位于主轴头上。

对于通用和重型钻床，根据 GD 系统（对于较轻的机器，使用 PMU-D 或 EMU-D 系统）或 TP-D（对于新机器），使用直流电机进给器。

辅助装置用于：冷却泵、钻轴快速移动、润滑泵、齿轮箱的切换齿轮、齿条的移动和张紧、变阻器的调节滑块的移动。

特殊机电装置和联锁装置：变速箱换档时主驱动控制的自动化，显微镜照明装置，感应转换器读取坐标的装置。现代镗床大部分是电气化的。

以2R135F2型号为例，详细了解数控钻床的电气设备： 电气设备数控钻孔机

磨床电气设备

磨床 它们主要用于降低零件的粗糙度并获得精确的尺寸。

在研磨过程中，主要的切削运动是由研磨工具——研磨盘来完成的。它只是在旋转，其速度以米/秒为单位。进给运动可以不同，它们与工件或工具通信。砂轮由带切削刃的粘结磨粒组成。

磨床按用途分为：

• 圆磨；
• 内圆磨削；
• 无心磨削；
• 表面研磨；
• 特别的。

图 6 显示了带有运动指定的平面磨床的加工方案，图 7 - 圆形外圆磨削方案，图 8 - 圆形磨床的一般视图。

米。 6、平面磨床加工方案及运动指定：a——b——水平主轴工作在磨盘周边（a——矩形工作台；b——圆工作台）； c——d——立式主轴，单主轴，配合磨盘后端工作（c——圆台；d——矩形台）； e — f — 双主轴机器与研磨盘的前侧一起工作（d — 两个垂直主轴；f — 两个水平主轴）。

米。 7、外圆磨削方案：a——纵向工作行程磨削：1——磨盘； 2 — 打磨细节； b——深磨； c——深切磨削； d——组合磨削； Spp——纵向进给； Sp——横向进给； 1——加工深度。

米。 8.外圆磨床概览

圆磨机（图8）由以下主要单元组成：床身1、磨头3、挖掘机2、尾部4、立柱5。磨床有修整磨盘的装置（图中未显示）。外圆磨床的床身和工作台如图所示。

下工作台 6 安装在床身的纵向导轨上，旋转的上工作台 5 安装在其上。工作台 5 可以通过螺钉 2 绕轴承 4 的轴线旋转。工作台5的固定旋转对于加工锥面是必要的。下工作台由固定在床上的液压缸移动。一块板固定在床上，在磨头移动的横向导轨上。

磨床是精密机器，因此它们的单个组件和运动传动装置的设计必须尽可能简单，这是通过广泛使用单个驱动来实现的。在磨床中，电驱动分为以下类型：主驱动（研磨盘的旋转）、产品旋转驱动、驱动驱动、辅助驱动和特殊机电设备。

在主驱动功率达10千瓦的中小型磨床中，砂轮的转动通常由单速异步鼠笼式电动机进行。具有大砂轮尺寸（直径最大 1000 毫米，宽度最大 700 毫米）的外圆磨床使用从电机到主轴的齿轮皮带传动装置和传动装置上的电制动器以减少停止时间。

在内圆磨床上，加工是在小尺寸圆周上进行的，因此它们使用从电机到主轴的加速传动装置或使用内置在磨头主体中的特殊高速异步电机。将鼠电池电机和磨削主轴在结构上组合成一个单元的装置称为电主轴。

主驱动... 在内圆磨床、鼠笼式异步电机、单机或 多速… 在重型外圆磨床中，产品旋转驱动根据 G-D 系统进行，并采用晶闸管变流器驱动。

小型磨床的转动（工作台的往复运动、磨头的纵向和横向运动）由液压驱动进行。根据EMU-D、PMU-D或TP-D系统，重型平面和外圆磨床的驱动装置由直流电机执行，通常使用变量液压驱动。

辅助驱动用于：带横向周期性进给的液压泵、横向进给（异步鼠鼠电机或重型金属切削机床的直流电机）、砂轮头的垂直运动、冷却泵、润滑泵、传送带和清洗、磁性过滤器。

特殊机电装置和联锁装置：电磁台和板；消磁器（用于消磁零件）；冷却剂磁性过滤器；计算修整圆圈的周期数；主动控制装置。

电磁板和旋转电磁工作台广泛用于平面磨床，用于快速可靠地紧固钢和铸铁工件。永磁夹板（磁性板）用于精密磨床。

为了提高生产率并确保高精度，所有类型的现代磨床都配备了主动控制装置——用于在加工过程中主动控制磨削零件并向机器控制系统发送适当命令的测量装置。

当达到所需的工件尺寸时，机器会自动关闭，工人无需停机检查工件尺寸。他只是卸下成品零件，安装新零件并启动机器。

在内圆磨床加工过程中自动控制零件尺寸的最简单的测量装置是定期放置在工件上的量规。

在连续加载零件的平面磨床上，电接触测量装置用于机器的自动调整。

铣床电气设备

铣床加工平面、成型表面、凹槽、切削外螺纹和内螺纹、齿轮和带直齿和斜齿的多切削工具（铣刀、铰刀等）。铣刀-多齿（多头刀具）。每个切削齿都是最简单的刀具。卧式铣刀的总图如图 9 所示。铣刀的主要类型如图 10 所示。

米。九、卧式铣床概观

切削刀具（铣刀 4）安装在固定在主轴 5 中的心轴 3 和位于机架 1 上的悬架 2 上。机器的主要运动是刀具的旋转，刀具由位于内部的主驱动器旋转床。产品6安装在工作台7上，沿着旋转板8的导轨在切割器的旋转方向上移动，产品6安装在滑道9上，在垂直于切割器旋转的方向上沿着控制台10移动。控制台本身沿着床 II 的导轨在垂直方向上移动。

机器的进给运动就是产品的运动。主进给——工作台沿刀具旋转方向的纵向进给。工作台进给装置位于控制台内。该机器还为滑块提供横向进给，为支架提供垂直进给。旋转板的存在允许工作台在水平面上旋转并以所需的角度放置。在简单的铣床中，没有旋转板。

立式铣刀通常是在与卧式铣刀相同的基础上制造的，除了床身和垂直安装的主轴单元外，它们的设计基本相同。有一些立式铣床，其中主轴安装在主轴头中，主轴头在与工作台平面成一定角度的垂直平面内旋转。立式切割机的进给机构没有转盘。

如图。 10、刀具的主要类型：a、b——圆柱形； c、d、e——结束； f, g——结束； h——钥匙； i- 圆盘两面和三面； k——时隙和段； l——角度； m——异形； A——带圆柱形或圆锥形孔的刀具； T——固定铣刀的端座； P——带纵向和横向键的刀具； K 和 Ts — 锥形和圆柱形立铣刀

主驱动器。单速或多速异步鼠笼式电机与齿轮箱组合用于驱动中小型铣床的主运动。发动机通常是法兰连接的。在大多数情况下，此类机器的驱动是由主机通过多级进料箱进行的。

重型铣床的主驱动也由异步电机实现，主轴角速度发生机械变化。

驱动装置。对于此类机器的进给台和铣头的驱动，使用直流电机，这些电机根据 G-D 系统开启，并以 EMU 作为励磁器。目前，TP-D系统和变频异步电驱动用于此类驱动。

辅助驱动 用于铣头快速移动、横梁移动（用于纵刀）、横杆夹紧、冷却泵、润滑泵、液压泵。

在卧式铣床中，法兰电机通常安装在床身后壁上，而在立式铣床中，它们通常垂直安装在床身顶部。给料器使用单独的电动机大大简化了铣床的设计。当不在机器上进行齿轮切削时，这是可以接受的。

软件循环控制系统在铣床中很常见。它们用于矩形整形。数控方案广泛用于加工曲线轮廓。

仿形铣刀设计用于通过仿形模型加工空间复杂的曲面。这些机器用于制造水轮机叶轮、锻造和冲压模具、线性和冲压模具等。在通用机器上加工此类产品几乎是不可能的。

最普遍的是带电动跟踪的复印机铣床 - 电子复印机刀具。

另请参阅此主题： 铣床电气设备

刨床电气设备

刨床组包括横刨、刨床和铣床。刨床的一个特征是刀具或零件在前进行程期间以刨削模式往复运动，并在刀具或零件的每个单行程或双行程后执行间歇横向进给。

切割机用于规划大型零件。这些机器有不同的尺寸，工作台长度为 1.5 - 12 m。

刨床的总体视图如图 1 所示。十一。

米。 11. 刨丝器概览

在这些机器中，工件1固定在工作台2上，工作台2进行往复运动，而铣刀3固定在垂直支撑4上，安装在横梁5上，保持静止。刨削过程是在工作台向前的工作行程中进行的，在反向行程中铣刀被抬起。在工作台每次返回行程后，刀具横向移动，提供横向进给。

工作行程中工作台的纵向运动为主运动，刀具运动为进给运动。辅助运动包括横梁和机器托架的快速运动、工作台缩回期间刀具的提升以及设置操作。

刨床有主驱动器、横向进给驱动器和辅助驱动器。刨床的主电驱动提供工件台的往复运动。电力驱动是可逆的。工作台向前移动时，主电机根据切削情况加载，而当它向后移动时，电机负载仅用于移动没有刨削过程的零件的工作台。电驱动提供对切割速度的平稳控制。

刨床的主电驱动根据工作台的速度表提供机器的工艺过程。刨床主电驱动的操作与频繁的转弯以及大的启动和制动力矩有关。在纵向刨床中，工作台由晶闸管转换器驱动的直流电机驱动。

卡尺进给 定期为双工作台的每个行程进行刨削，通常是在从反向反转为直线时，并且必须在切割开始之前完成。机械、电气、液压、气动和混合驱动系统用于实现这种电源，其中最普遍的是机电系统，由交流异步电动机借助螺杆或齿轮齿条机构实现。

辅助驱动，确保横梁和支架的快速移动，以及在工作台返回行程期间提升刀具，分别由异步电机和电磁铁执行。

刨床的自动控制方案为机器必要的技术操作模式提供了对所有驱动器的控制。它提供自动和触发操作模式。该方案包括对电力驱动和机器机制的保护、技术联锁装置，包括限制工作台向前和向后移动的联锁装置。