Z3040B摇臂钻床教案.docx
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Z3040B摇臂钻床教案
第四节Z3040B摇臂钻床的实验说明
一、T68卧式镗床实验的基本组成
1、PJC-Z3040BL（铝质面板）
面板上安装有机床的所有主令电器及动作指示灯、机床的所有操作都在这块面板上进行，指示灯可以指示机床的相应动作。
2、KH-Z03（铁质面板）
面板上装有断路器、熔断器、接触器、热继电器、变压器等元器件，这些元器件直接安装在面板表面，可以很直观的看它们的动作情况。
3、三相异步电动机
四个380V三相鼠笼异步电动机，分别用作主轴电动机、冷却泵电动机、立柱松紧电动机和摇臂升降电动机。
5、故障开关箱
设有32个开关，其中K1到K25用于故障设置；K26到K31保留；K32用作指示灯开关，可以用来设置机床动作指示与不指示。
二、机床原理图
三、KH-Z3040B摇臂钻床电气线路的工作原理
㈠主要结构及运动形式
右图是Z3040B摇臂钻床的外形图。
它主要由底座、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，在它外面套着空心的外立柱，外立柱可绕着内立柱回转一周，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，但两者不能作相对移动，所以摇臂将与外立柱一起相对内立柱回转。
主轴箱是一个复合的部件，它具有主轴及主轴旋转部件和主轴进给的全部变速和操纵机构。
主轴箱可沿着摇臂上的水平导轨作径向移动。
当进行加工时，可利用特殊的夹紧机构将外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，主轴箱紧固在摇臂导轨上，然后进行钻削加工。
主运动：
主轴的旋转。
进给运动：
主轴的轴向进给。
摇臂钻床除主运动与进给运动外，还有外立柱、摇臂和主轴箱的辅助运动，它们都有夹紧装置和固定位置。
摇臂的升降及夹紧放松由一台异步电动机拖动，摇臂的回转和主轴箱的径向移动采用手动，立柱的夹紧松开由一台电动机拖动一台齿轮泵来供给夹紧装置所用的压力油来实现，同时通过电气联锁来实现主轴箱的夹紧与放松。
摇臂钻床的主轴旋转和摇臂升降不允许同时进行，以保证安全生产。
㈡电力拖动特点及控制要求
1.由于摇臂钻床的运动部件较多，为简化传动装置，使用多电机拖动，主电动机承担主钻削及进给任务，摇臂升降及其夹紧放松、立柱夹紧放松和冷却泵各用一台电动机拖动。
2.为了适应多种加工方式的要求，主轴及进给应在较大范围内调速。
但这些调速都是机械调速，用手柄操作变速箱调速，对电动机无任何调速要求。
从结构上看，主轴变速机构与进给变速机构应该放在一个变速箱内，而且两种运动由一台电动机拖动是合理的。
3.加工螺纹时要求主轴能正反转。
摇臂钻床的正反转一般用机械方法实现，电动机只需单方向旋转。
㈢电气控制线路分析
KH－Z3040B摇臂钻床的电气控制线路见附图。
1.主电路分析
本机床的电源开关采用接触器KM。
这是由于本机床的主轴旋转和摇臂升降不用按钮操作，而采用了不自动复位的开关操作。
用按钮和接触器来代替一般的电源开关，就可以具有零压保护和一定的欠电压保护作用。
主电动机M2和冷却泵电机M1都只需单方向旋转，所以用接触器KM1和KM6分别控制。
立柱夹紧松开电动机M3和摇臂升降电动机M4都需要正反转，所以各用两只接触器控制。
KM2和KM3控制立柱的夹紧和松开；KM4和KM5控制摇臂的升降。
KH－Z3040B型摇臂钻床的四台电动机只用了两套熔断器作短路保护。
只有主轴电动机具有过载保护。
因立柱夹紧松开电动机M3和摇臂升降电动机M4都是短时工作，故不需要用热继电器来作过载保护。
冷却泵电机M1因容量很小，也没有应用保护器件。
在安装实际的机床电气设备时，应当注意三相交流电源的相序。
如果三相电源的相序接错了，电动机的旋转方向就要与规定的方向不符，在开动机床时容易发生事故。
KH－Z3040B型摇臂钻床三相电源的相序可以用立柱的夹紧机构来检查。
KH-Z3040B型摇臂钻床立柱的夹紧和放松动作有指示标牌指示。
接通机床电源，使接触器KM动作，将电源引入机床。
然后按压立柱夹紧或放松按钮SB1和SB2。
如果夹紧和松开动作与标牌的指示相符合，就表示三相电源的相序是正确的。
如果夹紧与松开动作与标牌的指示相反，三相电源的相序一定是接错了。
这时就应当关断总电源，把三相电源线中的任意两根电线对调位置接好，就可以保证相序正确。
2.控制电路分析
（1）电源接触器和冷却泵的控制按下按钮SB3，电源接触器KM吸合并自锁，把机床的三相电源接通。
按SB4，KM断电释放，机床电源即被断开。
KM吸合后，转动SA6，使其接通，KM6则通电吸合，冷却泵电机即旋转。
（2）主轴电动机和摇臂升降电动机控制采用十字开关操作，控制线路中的SA1α、SA1b和SA1c是十字开关的三个触头。
十字开头的手柄有五个位置。
当手柄处在中间位置，所有的触头都不通，手柄向右，触头SA1α闭合，接通主轴电动机接触器KM1；手柄向上，触头SA1b闭合，接通摇臂上升接触器KM4；手柄向下，触头SA1c闭合，接通摇臂下降接触器KM5。
手柄向左的位置，未加利用。
十字开关的使用使操作形象化，不容易误操作。
十字开关操作时，一次只能占有一个位置，KM1、KM4、KM5三个接触器就不会同时通电，这就有利于防止主轴电动机和摇臂升降电动机同时起动运行，也减少了接触器KM4与KM5的主触头同时闭合而造成短路事故的机会。
但是单靠十字开关还不能完全防止KM1、KM4和KM5三个接触器的主触头同时闭合的事故。
因为接触器的主触头由于通电发热和火花的影响，有时会焊住而不能释放。
特别是在运作很频繁的情况下，更容易发生这种事故。
这样，就可能在开关手柄改变位置的时候，一个接触器未释放，而另一个接触器又吸合，从而发生事故。
所以，在控制线路上，KM1、KM4、KM5三个接触器之间都有动断触头进行联锁，使线路的动作更为安全可靠。
（3）摇臂升降和夹紧工作的自动循环摇臂钻床正常工作时，摇臂应夹紧在立柱上。
因此，在摇臂上升或下降之时，必须先松开夹紧装置。
当摇臂上升或下降到指定位置时，夹紧装置又须将摇臂夹紧。
本机床摇臂的松开，升（或降）、夹紧这个过程能够自动完成。
将十字开关扳到上升位置（即向上），触头SA1b闭合，接触器KM4吸合，摇臂升降电动机起动正转。
这时候，摇臂还不会移动，电动机通过传动机构，先使一个辅助螺母在丝杆上旋转上升，辅助螺母带动夹紧装置使之松开。
当夹紧装置松开的时候，带动行程开关SQ2，其触头SQ2（6-14）闭合，为接通接触器KM5作好准备。
摇臂松开后，辅助螺母继续上升，带动一个主螺母沿着丝杆上升，主螺母则推动摇臂上升。
摇臂升到预定高度，将十字开关扳到中间位置，触头SA1b断开，接触器KM4断电释放。
电动机停转，摇臂停止上升。
由于行程开关SQ2（6-14）仍旧闭合着，所以在KM4释放后，接触器KM5即通电吸合，摇臂升降电动机即反转，这时电动机只是通过辅助螺母使夹紧装置将摇臂夹紧。
摇臂并不下降。
当摇臂完全夹紧时，行程开关SQ2（6-14）即断开，接触器KM5就断电释放，电动机M4停转。
摇臂下降的过程与上述情况相同。
SQ1是组合行程开关，它的两对动断触点分别作为摇臂升降的极限位置控制，起终端保护作用。
当摇臂上升或下降到极限位置时，由撞块使SQ1（10-11）或（14-15）断开，切断接触器KM4和KM5的通路，使电动机停转，从而起到了保护作用。
SQ1为自动复位的组合行程开关，SQ2为不能自动复位的组合行程开关。
摇臂升降机构除了电气限位保护以外，还有机械极限保护装置，在电气保护装置失灵时，机械极限保护装置可以起保护作用。
（4）立柱和主轴箱的夹紧控制本机床的立柱分内外两层，外立柱可以围绕内立柱作360°的旋转。
内外立柱之间有夹紧装置。
立柱的夹紧和放松由液压装置进行，电动机拖动一台齿轮泵。
电动机正转时，齿轮泵送出压力油使立柱夹紧，电动机反转时，齿轮泵送出压力油使立柱放松。
立柱夹紧电动机用按钮SB1和SB2及接触器KM2和KM3控制，其控制为点动控制。
按下按钮SB1或SB2，KM2或KM3就通电吸合，使电动机正转或反转，将立柱夹紧或放松。
松开按钮，KM2或KM3就断电释放，电动机即停止。
立柱的夹紧松开与主轴箱的夹紧松开有电气上的联锁。
立柱松开，主轴箱也松开，立柱夹紧，主轴箱也夹紧（参看书后图），当按SB2接触器KM3吸合，立柱松开，KM3（6-22）闭合，中间继电器KA通电吸合并自保。
KA的一个动合触头接通电磁阀YV，使液压装置将主轴箱松开。
在立柱放松的整个时期内，中间继电器KA和电磁阀YV始终保持工作状态。
按下按钮SB1，接触器KM2通电吸合，立柱被夹紧。
KM2的动断辅助触头（22-23）断开，KA断电释放，电磁阀YV断电，液压装置将主轴箱夹紧。
在该控制线路里，我们不能用接触器KM2和KM3来直接控制电磁阀YV。
因为电磁阀必须保持通电状态，主轴箱才能松开。
一旦YV断电，液压装置立即将主轴箱夹紧。
KM2和KM3均是点动工作方式，当按下SB2使立柱松开后放开按钮，KM3断电释放，立柱不会再夹紧，这样为了使放开SB2后，YV仍能始终通电就不能用KM3来直接控制YV，而必须用一只中间继电器KA，在KM3断电释放后，KA仍能保持吸合，使电磁阀YV始终通电，从而使主轴箱始终松开。
只有当按下SB1，使KM2吸合，立柱夹紧，KA才会释放，YV才断电，主轴箱也被夹紧。
四、KH-Z3040B摇臂钻床电气线路的故障与维修
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的电气故障。
（注：
故障不能一一列举，仅举一部分作说明）。
故障现象
故障原因
故障检修
操作时一点反应也没有
1．电源没有接通；
2．FU3烧断或L11、L21导线有断路或脱落；
1．检查插头、电源引线、电源闸刀；
2．检查FU3、L11、L21线；
按SB3，KM不能吸合，但操作SA6，KM6能吸合
36-37-38-KM线圈-L11中有断路或接触不良；
用万用表电阻档对相关线路进行测量；
控制电路不能工作
1．FU5烧断；
2．FR因主轴电机过载而断开；
3．5号线或6号线断开；
4．TC1变压器线圈断路；
5．TC1初级进线U21、V21中有断路；
6．KM接触器中L1相或L2相主触点烧坏；
7．FU1中U11、V11相熔断；
1．检查FU5；
2．对FR进行手动复位；
3．查5、6号线；
4．查TC1；
5．查U21、V21线；
6．检查KM主触点并修复或更换；
7．检查FU1；
主轴电机不能起动
1．十字开关接触不良；
2．KM4（7-8）、KM5（8-9）常闭触点接触不良；
3．KM1线圈损坏；
1．更换十字开关；
2．调整触点位置或更换触点；
3．更换线圈；
主轴电机不能停转
KM1主触点熔焊
更换触头
摇臂升降后，不能夹紧
1．SQ2位置不当；
2．SQ2损坏；
3．连到SQ2的6、10、14号线中有脱落或断路；
1．调整SQ2位置；
2．更换SQ2；
3．检查6、10、14号线；
摇臂升降方向与十字开关标志的扳动方向相反
摇臂升降电机M4相序接反
更换M4相序
立柱能放松，但主轴箱不能放松
1．KM3（6-22）接触不良；
2．KA（6-22）或KA（6-24）接触不良；
3．KM2（22-23）常闭触点不通；
4．KA线圈损坏；
5．YV线圈开路；
6．22、23、24号线中有脱落或断路
用万用表电阻档检查相关部位并修复
五、KH-Z3040B摇臂钻床电气模拟装置的试运行操作
1.准备工作
（1）查看装置背面各电器元件上的接线是否紧固，各熔断器是否安装良好；
（2）独立安装好接地线，设备下方垫好绝缘垫，将各开关置分断位；
（3）插上三相电源。
2.操作试运行
（1）使装置中漏电保护部分接触器先吸合，再合上QS1；
（2）按下SB3，KM吸合，电源指示灯亮，说明机床电源已接通，同时主轴箱夹紧指示灯亮，说明YV没有通电；
（3）转动SA6，冷动泵电机工作，相应指示灯亮；转动SA3，照明灯亮；
（4）十字开关手柄向右，主轴电机M2旋转，手柄回到中间M2即停；
（5）十字开关手柄向上，摇臂升降电机M4正转，相应指示灯亮，再把SQ2置于“上夹”位置，这是模拟实际中摇臂松开操作，然后再把十字开关手柄扳回中间，M4应立即反转，对应指示灯亮，最后把SQ2置中间位置，M4停转，这是模拟摇臂上升到指定高度后夹紧操作。
以上即为摇臂上升和夹紧工作的自动循环。
实际机床中，SQ2能自行动作，模拟装置中靠手动模拟。
摇臂下降与夹紧的自动循环与前面过程相类似。
（十字开关向下，SQ2置“下夹”）SQ1起摇臂升降的终端保护作用。
（6）按下SB1，立柱夹紧松开电机M3正转，立柱夹紧，对应指示灯亮。
放开按钮SB1，M3即停。
（7）按下SB2，M3反转，立柱放松，相应指示灯亮，同时KA吸合并自锁，主轴箱放松，相应指示灯亮，松开按钮，M3即停转，但KA仍吸合，主轴箱放松指示灯始终亮，要使主轴箱夹紧，可再按一下SB1。
（6）（7）即为立柱和主轴箱的夹紧、松开控制。
（两者有电气上的联锁）。
（8）按下SB4，机床电源即被切断。
六、KH-Z3040B电气控制线路故障图及排除实习训练指导
1.实习内容
（1）用通电试验方法发现故障现象，进行故障分析，并在电气原理图中用虚线标出最小故障范围。
（2）按图排除KH-Z3040B型摇臂钻床主电路或控制电路中，人为设置的两个电气自然故障点。
2.电气故障的设置原则
（1）人为设置的故障点，必须是模拟机床在使用过程中，由于受到振动、受潮、高温、异物侵入、电动机负载及线路长期过载运行、启动频繁、安装质量低劣和调整不当等原因造成的“自然”故障。
（2）切忌设置改动线路、换线、更换电器元件等由于人为原因造成的非“自然”的故障点。
（3）故障点的设置，应做到隐蔽且设置方便，除简单控制线路外，两处故障一般不宜设置在单独支路或单一回路中。
（4）对于设置一个以上故障点的线路，其故障现象应尽可能不要相互掩盖。
否则学生在检修时，若检查思路尚清楚，但检修到定额时间的2/3还不能查出一个故障点时，可作适当的提示。
（5）应尽量不设置容易造成人身或设备事故的故障点，如有必要时，教师必须在现场密切注意学生的检修动态，随时作好采取应急措施的准备。
（6）设置的故障点，必须与学生应该具有的修复能力相适应。
3.实习步骤
（1）先熟悉原理，再进行正确的通电试车操作。
（2）熟悉电器元件的安装位置，明确各电器元件作用。
（3）教师示范故障分析检修过程（故障可人为设置）。
（4）教师设置让学生知道的故障点，指导学生如何从故障现象着手进行分析，逐步引导到采用正确的检查步骤和检修方法。
（5）教师设置人为的自然故障点，由学生检修。
4.实习要求
（1）学生应根据故障现象，先在原理图中正确标出最小故障范围的线段，然后采用正确的检查和排故方法并在定额时间内排除故障。
（2）排除故障时，必须修复故障点，不得采用更换电器元件、借用触点及改动线路的方法，否则，作不能排除故障点扣分。
（3）检修时，严禁扩大故障范围或产生新的故障，并不得损坏电器元件。
故障设置一览表
故障
开关
故障现象
备注
K1
机床不能启动
电源能接通，冷却泵能启动，其他控制失灵。
K2
机床不能启动
电源能接通，冷却泵能启动，其他控制失灵。
K3
机床不能启动
电源能接通，冷却泵能启动，其他控制失灵。
K4
主轴电机不能启动
K5
主轴电机不能启动
K6
摇臂不能上升
K7
摇臂不能上升
K8
摇臂不能下降
K9
摇臂不能下降
K10
摇臂不能下降
K11
立柱不能夹紧
K12
立柱不能夹紧
K13
立柱不能夹紧
K14
立柱自行松开
通电后，立柱自行松开。
K15
立柱不能松开
K16
立柱不能松开
K17
主轴箱不能保持松开
按下立柱放松按钮，KM3吸合，立柱松紧电机反转，中间继电器KA、电磁阀YV吸合，主轴箱松开，松开按钮，KA、YV释放，主轴箱夹紧。
K18
主轴箱不能松开
按下立柱放松按钮，KM3吸合，立柱松紧电机反转，中间继电器KA、电磁阀YV不动作，主轴箱不能松开。
K19
主轴箱不能松开
按下立柱放松按钮，KM3吸合，立柱松紧电机反转，中间继电器KA、电磁阀YV不动作，主轴箱不能松开。
K20
主轴箱不能松开
按下立柱放松按钮，KM3吸合，立柱松紧电机反转，中间继电器KA吸合，电磁阀YV不动作，主轴箱不能松开。
K21
主轴箱不能松开
按下立柱放松按钮，KM3吸合，立柱松紧电机反转，中间继电器KA吸合，电磁阀YV不动作，主轴箱不能松开。
K22
机床不能启动
按下SB3，电源开关KM不动作，电源无法接通。
K23
电源开关KM不能保持
按下SB3，KM吸合，松开SB3，KM释放，机床断电。
K24
冷却泵不能启动
K25
照明灯不亮
升级会员 