Z3040搖臂鉆床及其電氣控制分析

1、第一章 緒 論1.1引言在制造業(yè)中，尤其是機(jī)械行業(yè)，機(jī)床有著非常廣泛的應(yīng)用。然而鉆削加工仍然在零件加工中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，?jù)統(tǒng)計(jì)在零件加工中鉆孔加工占25%以上。搖臂鉆床仍然是鉆削加工的主要設(shè)備之一。作為傳統(tǒng)的老產(chǎn)品搖臂鉆床，有數(shù)百年的發(fā)展歷史，其產(chǎn)品都在不斷地更新，功能也越來(lái)越齊全、性能也不斷地完善。（鉆床的發(fā)展、應(yīng)用等）1.2 鉆床分類、特點(diǎn)、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)（搜查相關(guān)資料） 鉆床是一種孔加工機(jī)床，可用來(lái)鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，攻螺紋及修刮端面等多種型式的加工。鉆床的結(jié)構(gòu)型式很多 ，有臺(tái)鉆、立式鉆床、臥式鉆床、單軸鉆床、多軸鉆床、固定鉆床、移動(dòng)鉆床、磁座鉆床、滑道鉆床、半自動(dòng)鉆床、數(shù)控鉆床、深孔鉆床

2、、龍門數(shù)控鉆床、組合鉆床、鉆銑床等。（1)臺(tái)式鉆床：可安放在作業(yè)臺(tái)上，主軸垂直布置的小型鉆床。 (2)立式鉆床：主軸箱和工作臺(tái)安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。 (3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動(dòng)的鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。 (4)銑鉆床：工作臺(tái)可縱橫向移動(dòng)，鉆軸垂直布置，能進(jìn)行銑削的鉆床。 (5)深孔鉆床：使用特制深孔鉆頭，工件旋轉(zhuǎn)，鉆削深孔的鉆床。 (6)平端面中心孔鉆床：切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。 (7)臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動(dòng)的鉆床。1.3 本課題研究的來(lái)源、意義（主要從事×××

3、×崗位，主要工作 學(xué)習(xí)了收獲 體會(huì)）（說(shuō)明選該課題的原因、意義等） 第二章 搖臂鉆床概述2.1 概述（介紹搖臂鉆床的分類、應(yīng)用、發(fā)展、特點(diǎn)、 工作原理、目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)發(fā)展等狀況）22 ×× 公司鉆床江蘇萬(wàn)富安機(jī)械有限公司主要產(chǎn)品如圖2-1所示。 (a) Z3041型搖臂鉆床 (b)Z3042型搖臂鉆床 ( c)Z3045型搖臂鉆床 (d) Z3050 型搖臂鉆床 (e)Z3051型搖臂鉆床 圖2-1 公司主要產(chǎn)品圖23 搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)搖臂鉆床是一種立式鉆床，它適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常用的機(jī)床。普通型搖臂鉆床由床身、立柱、

4、搖臂、主軸箱及工作臺(tái)組成。搖臂鉆床結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示，外形圖如圖2-3所示。1- 主軸箱部 2-搖臂部 3-工作臺(tái) 4-床身 5-立柱圖2-2 搖臂鉆床示意圖圖2-3 搖臂鉆床外形圖要求： 用結(jié)構(gòu)圖（或示意圖）表示，組成機(jī)器各功能部件的位置、形狀（外觀）均要表達(dá)正確，比例適當(dāng) 用文字注明各功能件的名稱與作用24 搖臂鉆床的規(guī)格及主要參數(shù)搖臂鉆床有以下幾種規(guī)格： Z3040×16/1，Z3025×10/1，Z3032×10/1，Z3050×16/1。型號(hào)組成的含義（以Z3040×16（I）為例）：搖臂鉆床的主要參數(shù)如表2-1所示。表2-1 搖臂

5、鉆床主要參數(shù)表型號(hào) Z3025×10/1 Z3032×10/1 Z3040×16/1 Z3050×16/1 最大孔直徑 mm 25 32 40 50 主軸中心線至立柱母線最大距離 mm 1000 1000 1600 1600 主軸中心線至立柱母線最小距離 mm 300 300 350 350 主軸端面底座工作面最大距離 mm 1015 985 1250 1220 主軸端面底座工作面最小距離 mm 235 205 350 320 主軸行程 mm 280 280 315 315 主軸錐孔 ( 莫氏 )No. 3# 4# 4# 5# 主軸轉(zhuǎn)速范圍 r/min

6、32-2500 32-2500 25-2000 25-2000 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) - 16 16 16 16 主軸進(jìn)給量范圍 mm/r 0.08-1 0.08-1 0.04-3.2 0.04-3.2 主軸進(jìn)給量級(jí)數(shù) - 8 8 16 16 工作臺(tái)尺寸 mm 500×500 500×500 500×630 500×630 橫臂長(zhǎng)寬 mm 1420 1420 2140 2140 主電機(jī)功率 KW 1.5 2.2 3 4 套筒升降距離 mm - - - - 主軸箱傾斜度 - - - - - 滑座移動(dòng)距離 mm - - - - 機(jī)床重量 kg 1600 1600 3

7、500 3500 機(jī)床外形尺寸 mm 1760×800×2300 1760×800×2300 2500×1606×2655 2500×1060×2655 25 搖臂鉆床的主要功能搖臂鉆床適用于在中，大型金屬零件上鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，攻螺紋及修刮端面等多種型式的加工。主要功能動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的手柄，按鈕等操作部件集中在主軸箱上。圖2-4為主軸箱面板圖：圖2-4 主軸箱面板 搖臂鉆床主要功能有：1外柱帶動(dòng)搖臂繞內(nèi)柱回轉(zhuǎn)±18002搖臂沿外柱升降；3主軸箱沿?fù)u臂導(dǎo)軌左右移動(dòng)；4主軸箱：實(shí)現(xiàn)主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，進(jìn)給及操作（見(jiàn)圖3

8、-3主軸箱面板圖）主軸轉(zhuǎn)速范圍25-2000r/min,共有16級(jí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)集中操作手輪1-12可實(shí)現(xiàn)；主軸進(jìn)給量范圍0.04-3.2mm/r共有16級(jí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)集中操作手輪1-11可實(shí)現(xiàn)。5搖臂升降及夾緊：搖臂升降是由立柱頂部電機(jī)拖動(dòng)，由絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，實(shí)現(xiàn)搖臂升降（見(jiàn)圖3-3主軸箱面板）。其中升降螺母上裝有保險(xiǎn)螺母，以保證搖臂不能突然落下；搖臂夾緊是由液壓驅(qū)動(dòng)菱形塊實(shí)現(xiàn)夾緊，夾緊后，菱形塊自鎖；搖臂上升或下降夾緊動(dòng)作結(jié)束后，搖臂自動(dòng)夾緊，由裝在油缸座上的電氣開(kāi)關(guān)控制。6主軸箱及立柱夾緊：主軸箱與立柱夾緊均是液壓驅(qū)動(dòng)，菱形塊夾緊。兩動(dòng)作可同時(shí)進(jìn)行，可分開(kāi)進(jìn)行，選擇按鈕是主軸箱面板上的旋鈕1-6

9、，其中中間位置為夾緊，左為立柱單獨(dú)松夾，右為主軸箱單獨(dú)松夾，動(dòng)作實(shí)現(xiàn)按鈕1-18，1-19（見(jiàn)圖3-3主軸箱面板圖）。25 鉆床的操縱（詳細(xì)操縱步驟）第三章Z3040×16鉆床的液壓系統(tǒng)31 Z3040×16型搖臂鉆床液壓系統(tǒng) 搖臂鉆床的液壓系統(tǒng)由操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)和夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)兩個(gè)部分組成。一操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)圖3-1 操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)如圖3-1所示是操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)。操縱閥和預(yù)選閥在主軸箱上部，主軸轉(zhuǎn)速預(yù)選閥和進(jìn)給量預(yù)選閥是16位六通轉(zhuǎn)閥，控制著正轉(zhuǎn)油缸，反轉(zhuǎn)油缸，變速油缸，空擋油缸及制動(dòng)油缸。操縱閥每個(gè)位置，其油路狀態(tài)如下表3-1：表3-1 操縱機(jī)構(gòu)油路狀態(tài)表油路號(hào)主

10、軸動(dòng)作123456正轉(zhuǎn)+-+-反轉(zhuǎn)-+-+-變速+-+-空擋-+-停止-注：“+”為高壓油，“-”為低壓油。 各號(hào)油路連通部位：1 正轉(zhuǎn)油缸 4.空擋油缸2 反轉(zhuǎn)油缸 5.油泵出口3 預(yù)選閥 6.回油口 在變速過(guò)程中，高壓油進(jìn)入預(yù)選閥，推動(dòng)個(gè)變速油缸，帶動(dòng)滑移齒輪變速，同時(shí)，正轉(zhuǎn)油缸也分別通過(guò)小孔進(jìn)入高壓油，由于正反轉(zhuǎn)油缸的面積不等（正轉(zhuǎn)大于反轉(zhuǎn)），使壓緊摩擦片的撥叉有較小的力壓緊正轉(zhuǎn)摩擦片，可使得傳動(dòng)鏈得到啟動(dòng)。 操縱閥在停止位置時(shí)，油泵來(lái)油5直接接回油路6，整個(gè)系統(tǒng)處于低壓狀態(tài)，此時(shí)制動(dòng)油缸的彈簧因油路5失壓被放開(kāi)而壓緊摩擦片，使傳動(dòng)鏈制動(dòng)，主軸停止回轉(zhuǎn)。 液壓系統(tǒng)的壓力，是由裝于油泵上的

11、溢流閥內(nèi)的彈簧控制的，工作壓力為156.8×104196×104Pa。二夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)（夾緊機(jī)構(gòu)液壓原理圖 并分析之）32 冷卻液一、冷卻液選擇機(jī)床在加工鋼件，鉸孔，攻螺紋時(shí)必須使用冷卻液。 使用冷卻液時(shí)，按下開(kāi)關(guān)4-3（見(jiàn)圖3-4），啟動(dòng)冷卻泵，流量大小可調(diào)節(jié)旋鈕1-20（見(jiàn)圖3-3）。使用當(dāng)中注意通過(guò)調(diào)整冷卻管，使噴嘴對(duì)準(zhǔn)加工部位，不要使其噴濺，流量按需要調(diào)節(jié)，不要使用易燃，有害的冷卻液。表3-2 冷卻液用途表：冷卻泵的型號(hào)為：AOB-25 功率：0.09KW 流量：25L/min 揚(yáng)程：4m表3-2 冷卻液表用途成分特性備注鉆鋼件乳化石膏35%，無(wú)水碳酸鈉0.20.

12、35%，亞硝酸鈉0.255%，水余量難燃，防銹鉸孔乳化石膏35%，無(wú)水碳酸鈉0.20.35%，亞硝酸鈉0.255%，水余量難燃，防銹攻螺紋氯化石蠟40%，煤油30%，變壓器油30%。攻螺紋前抹到刀具上二、冷卻液的清理冷卻液箱在機(jī)床底座后部，屬循環(huán)使用，發(fā)現(xiàn)不清潔請(qǐng)及時(shí)更換。更換方法：準(zhǔn)備一空容器，將冷卻液噴嘴置入空容器內(nèi)，打開(kāi)冷卻泵，使冷卻液流入容器中，如有殘余，可用抹布擦拭凈，然后放入干凈的冷卻液。冷卻液中沉積在冷卻箱入口處的鐵銹等雜質(zhì)也要及時(shí)清理。第四章 搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)41 電氣控制分析一 、電氣基本要求 電壓：3/PE/380V?？刂苹芈冯妷海篈C110V，機(jī)床照明電壓：24V。

13、為了傳動(dòng)各機(jī)構(gòu)機(jī)床上裝有下列電機(jī)： M1-主軸電動(dòng)機(jī) M2-橫臂升降電動(dòng)機(jī) M3-液壓泵電動(dòng)機(jī) M4-冷卻泵。二、 電氣原理圖分析搖臂鉆床電氣原理圖如圖4-1。圖4-1 電氣原理圖（主電路） 圖4-1 電氣原理圖（控制電路）開(kāi)車前的準(zhǔn)備：打開(kāi)橫臂上電器箱，合上空氣斷路器QF2，QF3，然后關(guān)好電器箱。開(kāi)機(jī)：合上立柱下面的總電源開(kāi)關(guān)QF1，這時(shí)電源指示HL1燈亮表明設(shè)備已經(jīng)通電。1 主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)按起動(dòng)按鈕SB3，交流接觸器KM1通電吸合并自瑣，主軸電動(dòng)機(jī)M1旋轉(zhuǎn)，按停止按鈕SB2，交流接觸器KM1失電釋放，主軸電動(dòng)機(jī)M1停止旋轉(zhuǎn)。為防止主軸電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行，電路中設(shè)置熱續(xù)電器FR1，其整定

14、值應(yīng)根據(jù)主軸電動(dòng)機(jī)M1名牌所示的額定電流進(jìn)行調(diào)整。（詳細(xì)進(jìn)行電氣分析）42 電氣安裝引入電源線過(guò)電流保護(hù)器件：20A斷路器。機(jī)床相序的檢查機(jī)床安裝完后，接通電源，按主軸箱松開(kāi)按鈕SB6，若主軸箱松開(kāi)，側(cè)表示電源相序正確，否則，須將電源線路中任意兩根相線對(duì)換位置。電源的相序正確后再調(diào)整升降電機(jī)M2的相序。維修電器設(shè)備所需空間距：機(jī)床800mm寬。圖4-2為機(jī)床電氣安裝接線圖。表4-1為主要電氣件明細(xì)表。圖4-2 電氣安裝接線圖 表4-1 主要電氣件明細(xì)表名 稱電氣代號(hào)規(guī)格型號(hào)整定值三相交流異步電動(dòng)機(jī)M13KW Y100L2-4 V1 TH三相交流異步電動(dòng)機(jī)M21.5KW Y90L-4 V1 TH

15、三相交流異步電動(dòng)機(jī)M30.75KW Y802 -4 V1 TH三相電源M490W AOB-25TH控制變壓器TCO/110-24 JBK5-160熱繼電器FR1GTH-22 586.5A熱繼電器FR2GTH-22 1.62.52.1A交流接觸器KM1A12D-30-10；AC110V交流接觸器KM2-KM5A9D-30-01；AC110V時(shí)間繼電器KT1-KT2ST3PF-2；AC110V時(shí)間繼電器KT3ST3PC-D；AC110V負(fù)載斷路器QS1JFD11-25/31負(fù)載斷路器QS2JFD11-25/31空氣開(kāi)關(guān)QF1DZ47-63；3P 15A空氣開(kāi)關(guān)QF2 QF3DZ47-63；1P 2

16、A 交流電磁鐵YA1 YA2MFJ1-3；AC110VA按鈕開(kāi)關(guān)SB1Y090-11MZS/1（紅）按鈕開(kāi)關(guān)SB2Y090-11BN/1（紅）按鈕開(kāi)關(guān)SB3Y090-11BN/2（綠）按鈕開(kāi)關(guān)SB4SB7Y090-11BN/3（黑）旋鈕開(kāi)關(guān)SAY090-02X/3102行程開(kāi)關(guān)SQ1HZ4-22TH行程開(kāi)關(guān)SQ2，SQ3LX5-11TH指示燈HLLED1-10/21（白色）機(jī)床工作燈ELJC25；40W，24V 43 電氣維修一、電器設(shè)備的維修與調(diào)整升降限位開(kāi)關(guān)SQ1內(nèi)的觸電角度可調(diào)整，一般出廠前已調(diào)好，但如果升降時(shí)開(kāi)關(guān)失靈，或按升降按鈕時(shí)，搖臂升降不動(dòng)作，如確定是SQ1故障，可以打開(kāi)升降限位

17、開(kāi)關(guān)SQ1合蓋，擰松側(cè)面的鎖緊螺絲，然后調(diào)整觸電角度，調(diào)到位置適宜時(shí)，鎖緊螺絲關(guān)好合蓋。微動(dòng)開(kāi)關(guān)SQ2，SQ3上下位置可以微調(diào)。當(dāng)升降出現(xiàn)故障，發(fā)現(xiàn)橫臂沒(méi)有松開(kāi)，或者松開(kāi)了橫臂夾緊沒(méi)有自動(dòng)復(fù)位時(shí)，可以打開(kāi)橫臂后面封橫臂夾緊油缸的封門，如發(fā)現(xiàn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)SQ2，SQ3位置不合理，可傳動(dòng)固定微動(dòng)開(kāi)關(guān)SQ2，SQ3調(diào)整板，調(diào)到位置適宜后，固定好調(diào)整板，恢復(fù)封門。時(shí)間續(xù)電器時(shí)間的調(diào)整：時(shí)間續(xù)電器KT1，KT2，KT3均應(yīng)調(diào)到13秒。更換時(shí)間續(xù)電器時(shí)注意：KT1，KT2是斷電延時(shí)，KT3是通電延時(shí)。二、絕緣電阻測(cè)量用500 V兆歐表，對(duì)主回路和控制回路進(jìn)進(jìn)行測(cè)量，其絕緣應(yīng)大于1兆歐。三、接地保護(hù)的檢查本設(shè)備各個(gè)電機(jī)及主軸箱，內(nèi)立柱，體殼，橫臂，電源方門，均采用了接地保護(hù)，檢查時(shí)應(yīng)檢查接地線是否連續(xù)，接地螺絲是否擰緊。四、電氣常見(jiàn)故障的維修查找故障時(shí)應(yīng)參照：原理圖（圖5-1）、電氣元件索引圖（圖5-3）、電氣接線圖（圖5-2）。故障現(xiàn)象原因分析排除方法主軸不旋轉(zhuǎn)1. 相序不正確2. 熱繼電器FR1