多數(shù)機(jī)床都要求選擇最經(jīng)濟(jì)的切削速度以發(fā)揮機(jī)床和刀具的最大效益。一方面，隨著工件的大小、材料性質(zhì)、要求的尺寸精度、表面粗糙度以及所用刀具的不同，最經(jīng)濟(jì)的切削速度亦不相同；另一方面，機(jī)床的快速進(jìn)刀、快速退刀和對(duì)刀調(diào)整等輔助工作也需要不同的運(yùn)動(dòng)速度。因此，為了保證機(jī)床能在不同的速度下工作，要求包括主拖動(dòng)和進(jìn)給拖動(dòng)在內(nèi)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，必須具備調(diào)節(jié)速度的功能。
為滿足上述機(jī)床對(duì)調(diào)速的要求，一般可視具體情況采用機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)、電氣--機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)、電氣無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。
1．機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)
在機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)采用不調(diào)速的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，而速度調(diào)節(jié)通過(guò)改變齒輪箱的變速比來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖5.1為某機(jī)床采用的機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)速圖。
從圖中可以看出，電動(dòng)機(jī)的單一轉(zhuǎn)速通過(guò)9對(duì)齒輪的變速，在負(fù)載側(cè)得到12個(gè)轉(zhuǎn)速。
機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的速度不能連續(xù)可調(diào)，因而常常得不到最合理的速度，也就不能保證機(jī)床的最高效率。此外，為獲得比較多的速度，不得不采用很多機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使機(jī)械系統(tǒng)變得復(fù)雜，既影響機(jī)床的加工精度，也增加了機(jī)床的造價(jià)。
這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩是經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳到電動(dòng)機(jī)軸上的，電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)比的倒數(shù)倍，因此在降速系統(tǒng)中可以選擇轉(zhuǎn)矩較小的電動(dòng)機(jī)。普通車床、鉆床、銑床和小鏜床一般都采用這種機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。
2．電氣--機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)
在機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，用多速籠型異步電動(dòng)機(jī)代替單速籠型異步電動(dòng)機(jī)，這樣的系統(tǒng)就是電氣--機(jī)械有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。多速電動(dòng)機(jī)一般采用雙速電動(dòng)機(jī)，少數(shù)機(jī)床采用三速、四速電動(dòng)機(jī)。中小型鏜床的主拖動(dòng)系統(tǒng)多采用雙速電動(dòng)機(jī)。
在這種調(diào)速系統(tǒng)中，如機(jī)床主軸電動(dòng)機(jī)的速度級(jí)數(shù)為 m，機(jī)械變速級(jí)數(shù)為 y，則機(jī)床主軸的速度級(jí)數(shù)為：z = my。
一般說(shuō)來(lái)，在總的變速級(jí)數(shù)一定的情況下，采用多速電動(dòng)機(jī)可以簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，但多速電動(dòng)機(jī)的價(jià)格比單速電動(dòng)機(jī)貴得多，因此，在采用多速電動(dòng)機(jī)后若不能有效地減小機(jī)床變速箱或機(jī)床成本，則應(yīng)優(yōu)先采用單速電動(dòng)機(jī)。
3．電氣無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)
通過(guò)直接改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，這種調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍寬、可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速、調(diào)速精度高、控制靈活，還可大大簡(jiǎn)化機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
速度調(diào)節(jié)，可通過(guò)手動(dòng)給定信號(hào)并經(jīng)過(guò)中間放大、保護(hù)等環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速人為給定，不能自動(dòng)糾正轉(zhuǎn)速偏差，這種方式稱為開(kāi)環(huán)控制，其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖5.2所示。圖5.3表明：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性由轉(zhuǎn)變?yōu)椤r(shí)，它們與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)亦相應(yīng)改變，其穩(wěn)定轉(zhuǎn)速即由轉(zhuǎn)變?yōu)?、?br>
加工時(shí)，由于毛坯余量的變化、工件材質(zhì)不均勻等原因，使電動(dòng)機(jī)負(fù)載發(fā)生擾動(dòng)，這種擾動(dòng)會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，影響加工質(zhì)量。低速時(shí)甚至?xí)绊戨妱?dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，要設(shè)法使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不隨外界擾動(dòng)而變化，始終能精確地保持在給定的數(shù)值上，這就需要速度能自動(dòng)調(diào)節(jié)、亦稱穩(wěn)速。一般要用閉環(huán)控制系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)速。最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)框圖如圖5.4所示。