z3050摇臂钻床电气控制.docx

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z3050摇臂钻床电气控制

Z3050摇臂钻床电气线路控制

摘要

钻床是一种用途广泛的孔加工机床。

它主要用钻头钻精度要求不高的孔，另外还可用来钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等。

因此要求钻床的主运动和进给运动有较宽的调速范围。

钻床的结构类型很多，有立式钻床、卧式钻床、台式钻床、多轴钻床、深孔钻床等。

摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或成批生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。

【关键词】：

钻床结构用途

ABSTRACT

Thedrillingmachineisakindofwidelyholeprocessingmachinetool.Itismainlyusedfordrillholeswithhighprecision,alsocanbeusedfordrilling,boring,reaming,reaming,tappingandscrapetheend.Thereforeaskedthedrillmainmovementandfeedmovementhasawidespeedrange.

Thestructureofmanytypesofdrillingmachine,verticaldrilling,horizontaldrilling,drillingmachine,multi-axisdrillingmachine,deepholedrilling.Rockerdrillingmachineisakindofverticaldrillingmachine,whichissuitableforasingleorbulkproductionwithaporouslargepartsmachining,generalmachineryprocessingworkshopisacommonmachinetool.

【Keywords】:

DrillingmachineStructureUse

第一章绪论4

1.1摇臂钻床型号的含义4

1.2摇臂钻床的结构组成4

1.3摇臂钻床的运动形式4

1.4两套液压控制系统4

1.5拖动特点和控制要求4

第二章Z3050型摇臂钻床电气控制线路分析6

2.1主电路分析6

2.2控制电路分析7

2.3摇臂钻床的原理分析8

第三章z3050摇臂钻床的电气故障诊断12

3.1摇臂不能升降12

3.2立柱、主轴箱不能夹紧或松开12

3.3按下SQ6立柱、主轴箱能夹紧，但释放后就松开13

3.4摇臂上升或下降限位保护开关失灵14

3.5调试方法和步骤15

结论16

致谢17

参考文献18

附表19

第一章绪论

1.1摇臂钻床型号的含义：

Z—钻床，3—摇臂，

0－摇臂钻床型，50—最大钻孔直径为50ｍｍ

1.2摇臂钻床的结构组成：

Z3050摇臂钻床的构造如图所示。

主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。

内立柱固定在底座上，在它外面套着空心外立柱，而且外立柱上的摇臂可连同外立柱一起沿内立柱回转360度。

摇臂一端的套筒部分与外立柱滑动配合，借助于丝杆摇臂可沿着外立柱上下移动，主轴箱可沿着摇臂上的水平导轨作径向移动。

1.3摇臂钻床的运动形式：

主运动———主轴带动钻头的旋转运动。

进给运动——主轴的垂直移动。

辅助运动——摇臂沿外立柱的垂直动，主轴箱沿摇臂径向移动，摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动。

1.4两套液压控制系统:

①操纵机构液压系统：

安装在主轴箱内，用以实现主轴正反、停车制动、空挡、预选及变速；

②夹紧机构液压系统：

安装在摇臂背后的电器盒下部，用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱。

1.5拖动特点和控制要求:

①由于摇臂钻床的运动部件较多，为简化传动装置，使用多电动机拖动，主电动机承担主钻削及进给任务，摇臂升降，加紧放松和冷却泵各用一台电动机拖动。

②摇臂升降有单独电动机拖动，要求能实现正反转。

③摇臂的加紧与放松以及立柱的加紧与放松有一台异步电动机配合液压装置来完成，要求这台电动机能正反转。

摇臂的回转与主轴箱的径向移动在中小型摇臂钻床上都采用手动。

④钻削加工时，为对刀具及工件进行冷却，需由一台冷却泵电动机拖动冷却泵输送冷却液。

第二章Z3050型摇臂钻床电气控制线路分析

2.1主电路分析:

Z3050摇臂钻床共有四台电动机，除冷却泵电动机采用开关直接起动外，其余三台异步电动机均采用接触器直接启动。

M1是主轴电动机，由交流接触器KMI控制，只要求单方向旋转，主轴的正反转由机械手柄操作。

M1装在主轴箱顶部，带动主轴及进给传动系统，热继电器FR1是热载保护元件，短路保护电器是总电源开关QF1中的电器脱扣装置。

M2是摇臂升降电动机，装与主轴顶用接触器KM2核KM3控制正反转。

因为该电动机短时间工作，故不设过载保护电器。

M3是液压泵电动机，可以做正向和反向转动。

正向与反向旋转的起动与停止由继电器KM4和KM5控制。

热继电器FR2是液压泵电动机的热载保护电路。

该电动机的主要作用是供给夹紧装置压力油实现摇臂和立柱的加紧与松开。

M4是冷却泵电动机，功率很小，由开关QF2直接启动与停止，其短路保护也有开关QF2中的电磁脱扣装置完成。

摇臂升降电动机M2和液压泵电动机M3共用第3个自动控制开关QF3中的电磁脱扣装置完成短路保护电器。

按起动按钮SB2，则接触器KMl吸合并自锁，使主电动机Ml起动运行，同时指示灯HL3亮。

按停止按钮SB1，则接触器KMl释放，使主电动机M1停止旋转，同时指示灯HL3熄灭。

2.2控制电路分析:

摇臂的下降控制：

2.3摇臂钻床的原理分析

由SB4控制KM3、M3反转来实现。

长按下降按钮SB4KT线圈得电KT（17—18）延时闭合常闭触点断开

KT（5─17）延时断开常开触点闭合

KT（14—15）瞬时触点闭合

　致使KM3线圈通电→M3反转

打开阀门电磁阀YA线圈通电

液压油经YA进摇臂松开油腔，将摇臂松开

活塞杆下移SQ3（5—17）复位闭合→为摇臂夹紧做准备SQ2（7—14）断开→KM3线圈失电M3停转

SQ2（7—8）闭合→KM3线圈通电，M3反转，拖动摇臂下降，

下降到所需的位置时，松开按钮SB4KM3线圈失电，摇臂下降停止。

KT线圈失电→延时1～3秒→KT延时断开常开触点（5—17）断开，延时常闭触点（17—18）闭合→KM5线圈通电→M3反转活塞杆上移液压油经YA进摇臂夹紧油腔，将摇臂夹紧

SQ2复位→为摇臂再次上升或下降做准备

SQ3压下，其常闭触点（5－17）断开→KM5和YA断电→M3停转→完成自动夹紧过程。

摇臂的下降由SB4控制KM3→M2反转来实现，其过程可自行分析。

时间继电器KT的作用是在摇臂升降到位、M2停转后，延时1～3s再起动M3将摇臂夹紧，其延时时间视从M2停转到摇臂静止的时间长短而定

①开车前的准备工作

为了保证操作安全，本机床具有“开门断电”功能。

所以开车前应将立柱下部及摇臂后部的电门盖关好。

即SQ4常闭触点断开，QF1线圈呈失电状态，方能接通电源。

合上电源开关QF1及QF3，则电源指示灯HL1亮，表示机床的电气线路已进入带电状态。

②主轴电动机M1的控制

按启动按钮SB3，则接触器KM1线圈得电吸合且KM1辅助常开触点自锁，KM1三对常开触点闭合，使主轴电动机M1启动运行。

同时KM1辅助常开触点闭合。

指示灯HL2显亮。

按停止按钮SB2，则接触器KM1停止旋转，同时指示灯HL1熄灭。

3摇臂升降控制

摇臂上升：

按上升按钮SB4，则时间继电器KT1线圈通电吸合，它的瞬时闭合的动合触电闭合，接触器KM4线圈通电，液压泵电动机M3起动正向旋转，供给压力油。

压力油经分配阀体进入摇臂的“松开油腔”，推活动塞移动，活塞推动菱形块，将摇臂松开。

同时，活塞杆通过弹簧片位置开关SQ2，使SQ2动断触点断开，SQ2动合触电闭合，前者切断了接触器KM4的线圈通电，KM2主触点接通M2的电源，摇臂升降电动机起动正向旋转，带动摇臂上升。

如果此时摇臂尚未松开，则位置开关SQ2动合触电不闭合，接触器KM2就不能吸合，摇臂就不能上升。

当摇臂上升到所需位置时，松开按钮SB4则接触器KM2线圈和时间继电器KT1线圈同时断电释放，M2停止工作，随之摇臂停止上升。

由于时间继电器KT1断电释放，经1—3S时间的延时后，KT1延时闭合的常闭触电闭合，使接触器KM5吸合，KM5主触点闭合，液压泵电动机M3反向旋转，随之泵内压力油经分配阀进入摇臂的“加紧油腔”，摇臂加紧。

在摇臂加紧的同时，活塞杆通过弹簧片使位置开关SQ3的动合触电SQ3断开，KM5线圈断电释放，最终M3停止工作，完成了摇臂的松开-上升-夹紧的整套动作。

摇臂下降：

按下降按钮SB5，则时间继电器KT1通电吸合，其动合触电闭合，接通KM4线圈电源，液压泵电动机M3起动正向旋转，供给压力油。

与前面叙述的过程相似，先使摇臂松开，接着压动位置开关SQ2，其动断触点断开，使KM4断电释放，液压泵电动机停止工作；其动合触电闭合，使KM3线圈通电，摇臂升降电动机M2反向运行，带动摇臂下降。

当摇臂下降到所需位置时，松开按钮SB5，则接触器KM3线圈和时间继电器KT1线圈同时断电释放，M2停止工作，摇臂停止下降。

由于时间继电器KT1断电释放，经1-3S时间的延时后，其延时闭合的动断触点闭合，KM5线圈得电，液压泵电动机M3反向旋转，随之摇臂加紧。

在摇臂加紧的同时，使位置开关SQ3断开，KM5断电释放，最终停止M3工作，完成了摇臂的松开-下降—夹紧的整套动作。

组合开关SQ1a和SQ1b用来限制摇臂的升降超程。

当摇臂上升到极限位置时，SQ1a动作，接触器KM2断电释放，M2T停止运行，摇臂停止上升；当摇臂下降到极限位置时，SQb1动作，接触器KM3断电释放，M2停止旋转

摇臂停止下降。

摇臂的自动加紧油位置开关SQ3控制，如果液压加进系统出现故障，不能自动加紧摇臂，或者由于SQ3调整不当，在摇臂加紧后不能使SQ3的动断触点断开，都会使液压泵电动机因长期过载运行而损坏。

为此，电路中设有热继电器FR2,其整定值应根据液压泵电动机M3的额定电流进行调整。

摇臂升降电动机的正反转控制继电器不允许同时得电动作，以防止电源短路，因避免因操作失误等原因而造成短路事故，在摇臂上升和下降的控制线路中采用了接触器的辅助触点互锁和符合按钮互锁两种保证安全的方法，确保电路安全工作。

4立柱和主轴箱的加紧与松开控制

立柱和主轴箱的松开（或加紧）即可以同时运行，也可以单独运行，由转换开关SA1和复合按钮SB6进行控制。

SA1有三个位置，扳到中间位置时，立柱和主轴箱的松开同时进行，扳到左边位置时，立柱加紧；扳到右边位置时，主轴箱加紧。

复合按钮SB6是松开控制按钮，SB7是加紧控制按钮。

主轴和主轴箱同时松紧：

将转换开关SA1扮到中间位置，然后按松开按钮SB6，时间继电器KT2，KT3同时得电。

KT2的延时断开的动合触电闭合，电磁铁YA1，YA2得电吸合。

而KT3的延时闭合的常开触点经1-3S后才闭合。

随后，KM4闭合，液压泵电动机M3正转。

供出的压力油进入立柱和主轴箱松开油腔，使立柱和主轴箱同时松开。

立柱和主轴箱同时加紧的工作原理与松开时相似，只要把SB6换成SB7，接触器KM4换成KM5，M3由正转换成反转即可。

主轴和主轴箱单独松、紧：

如希望单独控制主轴箱，可将转换快关SA1扮到右侧位置，按下松开按钮SB6，此时时间继电器KT2和KT3的线圈断电释放，KT3的通电延时闭合的动合触电瞬时断开，接触器KM1的线圈断电释放，液压泵电动机停转。

经过1-3S的延时，电磁铁YA2的线圈断电释放，主轴箱松开的操作结束。

同理，把转换开关扮到左侧，则可使立柱单独松开或加紧。

因为立柱和主轴箱的松开与夹紧是短时间的调整工作，所以采用电动方式

第三章z3050摇臂钻床的电气故障诊断

3.1摇臂不能升降:

摇臂钻床电气控制的特殊环节是摇臂升降。

Z3050系列摇臂钻床的工作过程是由电气与机械、液压系统紧密结合实现的。

因此，在维修中不仅要注意电气部分能否正常工作，也要注意它与机械和液压部分的协调关系，下面仅分析摇臂钻床升降中的电气故障。

由摇臂升降过程可知，升降电动机M2旋转，带动摇臂升降，其前提是摇臂完全松开，活塞杆压位置开关SQ2。

如果SQ2不动作，常见故障是SQ2安装位置移动。

这样，摇臂虽已放松，但活塞杆压不上SQ2，摇臂就不能升降，有时，液压系统发生故障，使摇臂放松不够，也会压不上SQ2，使摇臂不能移动，由此可见，SQ2的位置非常重要，应配合机械、液压调整好后紧固。

电动机M3电源相序接反时，按上升按钮SB4（或下降按钮SB5），M3反转，使摇臂夹紧，SQ2应不动作，摇臂也就不能升降。

所以，在机床大修或新安装后，要检查电源相序。

3.2立柱、主轴箱不能夹紧或松开：

立柱、主轴箱不能夹紧或松开的可能原因是油路堵塞、接触器KM4或KM5不能吸合所致。

出现故障时，应检查按钮SB6、SB7接线情况是否良好，若接触器KM4或KM5能吸合，M3能运转，可排除电气方面的故障，则应请液压、机械修理人员检修油路，以确定是否是油路故障。

由摇臂夹紧的动作过程可知，夹紧动作的结束是由位置开关SQ3来完成的，如果SQ3动作过早，将导致M3尚未充分夹紧就停转。

常见的故障原因是SQ3安装位置不合适、固定螺丝松动造成SQ3移位，使SQ3在摇臂夹紧动作未完成时就被压上，切断了KM5回路，使M3停转。

排除故障时，首先判断是液压系统的故障（如活塞杆阀芯卡死或油路堵塞造成的夹紧力不够），还是电气系统故障。

对电气方面的故障，应重新调整SQ3的动作距离，固定好螺钉即可。

3.3按下SQ6立柱、主轴箱能夹紧，但释放后就松开:

由于立柱、主轴箱的夹紧和松开机构都采用机械菱形块结构，所以这种故障多为机械原因造成的。

可能是菱形块和承压块的角度方向搞错，或者距离不合适，也可能因夹紧力调得太大或夹紧液压系统压力不够导致菱形块立不起来。

3.4摇臂上升或下降限位保护开关失灵：

组合开关SQ1的失灵分两种情况：

一是组合开关SQ1损坏，SQ1触头不能因开关动作而闭合或接触不良使线路断开，由此使摇臂不能上升或下降；二是组合开关SQ1不能动作，触头熔焊，使线路始终处于接通状态，当摇臂上升或下降到极限位置后，摇臂升降电动机M2发生堵转，这时应立即松开SB4或SB5。

根据上述情况进行分析，找出故障原因，更换或修理失灵的组合开关SQ1

3.5调试方法和步骤：

主轴电机M1的控制：

按下启动按钮SB3，Y0有输出，KM1吸合，主轴电机M1启动，同时HL2指示灯亮；按下SB2，Y0停止输出，KM1断开，主轴电机M1停转，同时HL2灭。

摇臂升降控制：

摇臂放松：

按下上升按钮SB4，时间继电器T0开始计时，M0得电并自锁，Y3有输出，KM4吸合，电机M3启动正传，

摇臂上升：

摇臂夹紧机构使行程开关SQ3释放，SQ2压合―――→Y3停止输出，可没失电，M3停转，同时Y1有输出，KM2线圈得电，M2正传，摇臂上升。

摇臂夹紧：

当摇臂上升到所需位置后，松开按钮SB4―――→Y1停止输出，KM2线圈失电，M2停传，摇臂停止上升，3秒后Y4有输出，KM5线圈得电，M3反传，摇臂夹紧，SQ2释放，SQ3压合―――→Y4停止输出，KM5线圈失电，M3停传，摇臂夹紧完成

摇臂下降控制：

摇臂放松：

按下上升按钮B45，时间继电器T0开始计时，M0得电并自锁，Y3有输出，KM4吸合，电机M3启动正传，

摇臂上升：

摇臂放松机构使行程开关SQ2释放，SQ3压合―――→Y3停止输出，KM4失电，M3停转，同时Y2有输出，KM3线圈得电，M2反传，摇臂下降。

摇臂夹紧：

当摇臂下降到所需位置后，松开按钮SB5―――→Y3停止输出，KM3线圈失电，M2停传，摇臂停止下降，3秒后Y4有输出，KM5线圈得电，M3反传，摇臂夹紧，SQ2释放，SQ3压合―――→Y4停止输出，KM5线圈失电，M3停传，摇臂夹紧完成

立柱和主轴箱的夹紧和放松控制：

由液压和电气控制系统协调完成，立柱和主轴箱的放松或夹紧可以同时进行，也可以单独动作，由转换开关SA和符合开关SB6或SB7进行控制，。

SA有三个位置，扳到中间位置时，立柱和主轴夹紧（或放松）同时进行；扳到左边，立柱夹紧（或放松）；扳到右边时，主轴箱夹紧（或放松）。

复合按钮SB6是松开控制按钮，BS7是夹紧控制按钮。

立柱和主轴同时夹紧：

SA扳到中间位置Y5、Y6有输出，YA1、YA2同时得电，按下SB7―――→Y4有输出，KM5线圈得电，M3反传，立柱和主轴箱同时夹紧

立柱和主轴同时松开：

SA扳到中间位置Y5、Y6有输出，YA1、YA2同时得电，按下SB6―――→Y3有输出，KM4吸合，电机M3正传，立柱和主轴箱同时松开。

立柱箱独立夹紧：

SA扳到左边位置Y5、YA1得电，按下SB7―――→Y4有输出，KM5线圈得电，M3反传，立柱夹紧

立柱箱独立松开：

SA扳到左边位置Y5、YA1得电，按下SB7―――→Y3有输出，KM4线圈得电，M3正传，立柱松开

主轴箱独立夹紧：

SA扳到右边位置Y6、YA2得电，按下SB7―――→Y4有输出，KM5线圈得电，M3反传，主轴箱夹紧

主轴箱独立松开：

SA扳到左边位置Y6、YA2得电，按下SB6―――→Y3有输出，KM4线圈得电，M3正传，主轴箱松开

结论

通过对z3050摇臂钻床电气线路控制的进一步了解，了解其工作原理，能够充分去理解摇臂钻床的各个部位的工作流程，能够熟练的去操作，注意使用中遇到的问题，摇臂钻工作时要按机床润滑要求进行注油,应经常注意机床外露摩擦表面是否缺油,如发现工作不够正确应及时检修。

分析每个电动机的工作情况，从接触器线圈分析由下至上，能够从各个支路得到其摇臂上升，下降的过程；同理液压松开与夹紧的工作原理，了解双重自锁与联锁在线路中起到的保护作用。

致谢

三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。

这次毕业论文能够得以顺利完成，并非我一人之功劳，是所有指导过我的老师，帮助过我的同学和一直关心支持着我的家人对我的教诲、帮助和鼓励的结果。

我要在这里对他们表示深深的谢意！

特别要提出感谢的是周国平老师，周老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。

她渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。

还要提出感谢的是我的班主任李晓楠老师，李老师关心、体贴之情一直伴随着我们走过两年多的传奇历程，他帮助我们解决各种难题，培养我们要养成自学的好习惯，他教书育人的精神值得我们称赞。

感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我很多论文素材，还在论文的撰写和排版等过程中提供热情的帮助。

由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！

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附表

Z3050电气线路原理图