電機與電氣控制技術(shù) 課件 7-3Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路的裝調(diào)與故障檢修

項目七常用機床電氣控制電路的裝調(diào)與故障檢修任務(wù)三Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路的裝調(diào)與故障檢修任務(wù)描述

鉆床是一種用途廣泛的孔加工機床，主要利用鉆頭鉆削精度要求不太高的孔，另外還可以進行擴孔、鉸孔、鏜孔以及刮平面、攻螺紋等多種形式的加工。

本任務(wù)通過學(xué)習(xí)Z3040型搖臂鉆床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，能夠安裝、調(diào)試Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路并進行故障檢修。一、Z3040型搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)圖7-19Z3040型搖臂鉆床結(jié)構(gòu)示意圖1-底座；2-內(nèi)立柱；3-外立柱；4-搖臂升降絲杠；5-搖臂；6-主軸箱；7-主軸；8-工作臺圖7-18Z3040型搖臂鉆床外形實物圖一、Z3040型搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)

Z3040型搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺等部分組成。內(nèi)立柱固定在底座的一端，外面套有外立柱，外立柱可繞內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn)360。。搖臂的一端為套筒，它套裝在外立柱上并借助絲杠的正反轉(zhuǎn)可繞外立柱上下移動。絲杠與外立柱連成一體，升降螺母固定在搖臂上，搖臂不能繞外立柱轉(zhuǎn)動，搖臂與外立柱一起可繞內(nèi)立柱轉(zhuǎn)動。

主軸箱是一個復(fù)合部件，它由主傳動電動機、主軸和主軸傳動機構(gòu)、進給和進給變速機構(gòu)以及機床的操作機構(gòu)等組成。主軸箱安裝在搖臂上，通過手輪操作可使其在水平導(dǎo)軌上移動。

當進行加工時，可利用特殊的夾緊機構(gòu)將外立柱緊固在內(nèi)立柱上，搖臂緊固在外立柱上，主軸箱緊固在搖臂導(dǎo)軌上，然后進行鉆削加工。Z3040型搖臂鉆床的運動形式1.主運動

主軸帶著鉆頭的旋轉(zhuǎn)運動。2.進給運動

主軸帶著鉆頭的縱向進給。3.輔助運動

搖臂連同外立柱圍繞著內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動，搖臂在外立柱上的上升、下降運動、主軸箱在搖臂上的左右運動等。

搖臂鉆床具有三套夾緊與放松裝置，移動時，需要將裝置放松，機加工過程中，需要將裝置夾緊。三套夾緊與放松裝置分別為搖臂夾緊（搖臂與外立柱之間）、主軸箱夾緊（主軸箱與搖臂導(dǎo)軌之間）、立柱夾緊（外立柱和內(nèi)立柱之間）。通常主軸箱和立柱的夾緊與放松同時進行，搖臂的夾緊與放松則要與搖臂升降運動結(jié)合進行。Z3040型搖臂鉆床的控制要求1.搖臂鉆床由四臺電動機進行拖動。

主軸電動機帶動主軸旋轉(zhuǎn)；搖臂升降電動機帶動搖臂進行升降；液壓泵電動機拖動液壓泵供出壓力油，使液壓系統(tǒng)的夾緊機構(gòu)實現(xiàn)夾緊與放松；冷卻泵電動機驅(qū)動冷卻泵供給機床冷卻液。2.主軸的旋轉(zhuǎn)運動和縱向進給運動及其變速機構(gòu)均在主軸箱內(nèi)，由一臺主軸電動機拖動。

主軸在進行螺紋加工時，要求主軸電動機能正反向旋轉(zhuǎn)，通過改變摩擦離合器的手柄位置實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。3.內(nèi)外立柱、主軸箱與搖臂的夾緊與放松是由一臺電動機通過正反轉(zhuǎn)拖動液壓泵送出不同流向的壓力油來實現(xiàn)，因此要求液壓泵電動機能正反向旋轉(zhuǎn)，采用點動控制。4.搖臂的升降由一臺交流異步電動機拖動，裝于主軸頂部，通過正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)搖臂的上升和下降。搖臂的移動嚴格按照搖臂松開→移動→搖臂夾緊的程序進行。因此，搖臂的夾緊放松與搖臂升降按自動控制進行。Z3040型搖臂鉆床的電氣控制電路分析7-20Z3040型搖臂鉆床的電氣控制原理圖Z3040型搖臂鉆床的電氣控制電路分析表7-10Z3040型搖臂鉆床電氣元件名稱及用途說明表符號名稱及用途符號名稱及用途M1主軸電動機SB1主軸停止按鈕M2搖臂升降電動機SB2主軸啟動按鈕M3液壓油泵電動機SB3搖臂上升啟動按鈕M4冷卻泵電動機SB4搖臂下降啟動按鈕KM1主軸電動機啟動接觸器SB5主軸箱、立柱的松開按鈕KM2搖臂正轉(zhuǎn)接觸器SB6主軸箱、立柱的夾緊按鈕KM3搖臂反轉(zhuǎn)接觸器FR1主軸電動機M1過載保護KM4液壓泵電動機正轉(zhuǎn)接觸器FR2液壓泵電動機M3過載保護KM5液壓泵電動機反轉(zhuǎn)接觸器KT斷電延時時間繼電器YA二位六通電磁閥EL照明燈SQ1搖臂上升限位開關(guān)HL3主軸啟動指示燈SQ2搖臂與立柱放松到位HL1主軸箱、立柱的放松指示燈SQ3搖臂與立柱夾緊到位HL2主軸箱、立柱的夾緊指示燈SQ5搖臂下降限位開關(guān)QS電源總開關(guān)SQ4主軸箱、立柱的夾緊放松限位開關(guān)SA2冷卻泵電動機控制開關(guān)TC控制變壓器FU1電源短路保護熔斷器FU3控制電路短路保護熔斷器FU2M2、M3短路保護熔斷器FU4照明電路短路保護熔斷器SA1照明燈開關(guān)Z3040型搖臂鉆床主電路分析主電路有4臺電動機。（1）主電路電源電壓為交流380V，自動空氣開關(guān)QF作為電源引入開關(guān)。（2）M1是主軸電動機，由接觸器KM1控制，只要求單方向旋轉(zhuǎn)，主軸的正反轉(zhuǎn)由機械手柄操作。熱繼電器FR1是過載保護元件，短路保護電器是總電源開關(guān)中的電磁脫扣裝置。（3）M2是搖臂升降電動機，用接觸器KM2和KM3控制正反轉(zhuǎn)。因為該電動機屬于短時工作制，故不設(shè)過載保護電器。（4）M3是液壓泵電動機，可以作正反轉(zhuǎn)運行。其運轉(zhuǎn)和停止由接觸器KM4和KM5控制。熱繼電器FR2是液壓泵電動機的過載保護電器。該電動機的主要作用是供給夾緊裝置壓力油，實現(xiàn)搖臂和立柱的夾緊和松開。（5）M4是冷卻泵電動機，功率很小，由開關(guān)SA控制。Z3040型搖臂鉆床控制電路分析

（1）主軸電動機M1的控制

合上電源開關(guān)QF，按下啟動按鈕SB2，接觸器KMl線圈得電并自鎖，主軸電動機M1啟動，同時支路中的指示燈HL3亮，表示主軸電動機正常運行。按下停止按鈕SBl，KMl線圈失電，其觸點斷開，M1停轉(zhuǎn)，同時指示燈HL3熄滅。Z3040型搖臂鉆床控制電路分析

（2）搖臂的升降控制

由搖臂上升按鈕SB3、下降按鈕SB4及正反轉(zhuǎn)接觸器KM2、KM3組成具有雙重互鎖的電動機正反轉(zhuǎn)點動控制電路。

搖臂的移動必須先將搖臂松開，再移動，移動到位后搖臂自動夾緊。夾緊到位和放松到位由SQ3和SQ2實現(xiàn)，搖臂鉆床在常態(tài)下，搖臂和外立柱處于夾緊狀態(tài)，此時，SQ3處于壓下狀態(tài)，SQ2處于自然位置。搖臂移動過程實際上是對液壓泵電動機M3和搖臂升降電動機M2按一定程序進行自動控制的過程，其動作流程如圖7-21所示。搖臂升降控制必須與夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)緊密配合，由正反轉(zhuǎn)接觸器KM4、KM5控制雙向液壓泵電動機M3的正反轉(zhuǎn)，送出壓力油，經(jīng)二位六通閥送至搖臂夾緊機構(gòu)實現(xiàn)夾緊與松開。圖7-21Z3040型搖臂鉆床搖臂上升工作流程圖Z3040型搖臂鉆床控制電路分析

①搖臂上升控制

按住搖臂上升按鈕SB3，KT線圈得電，KT的瞬動觸點（19-20）閉合，KM4線圈得電，KM4主觸點閉合，液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)，搖臂開始松開；同時KT的延時斷開的動合觸點（3-23）閉合，電磁閥YA線圈得電，液壓油經(jīng)YA進入搖臂與立柱松開油腔，搖臂開始松開。當搖臂完全松開時，放松到位行程開關(guān)SQ2被壓下動作，SQ2-2（12-19）斷開，KM4線圈失電，液壓泵電動機M3停轉(zhuǎn)，SQ2-1（12-13）閉合，KM2線圈得電，搖臂升降電動機M2正轉(zhuǎn)，搖臂開始上升。

當搖臂上升到所需位置時，松開SB3（或是碰到上升到位限位開關(guān)SQ1后同下面的工作過程），KM2和KT線圈失電，主觸點及動合觸點斷開，搖臂升降電動機M2停止旋轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。KT線圈失電后，KT延時閉合觸點（23-24）延時1～3S后閉合，KM5線圈得電，液壓泵電動機M3反轉(zhuǎn)，搖臂開始夾緊，夾緊到位時，SQ3動作，SQ2復(fù)位，SQ3（3-23）觸點斷開，KM5線圈失電，液壓泵電動機M3停轉(zhuǎn)，YA失電復(fù)位。KT線圈失電的同時，KT延時斷開觸點（3-23）延時1～3S后斷開，YA仍然得電。Z3040型搖臂鉆床控制電路分析

（3）主軸箱和立柱的放松夾緊控制

Z3040搖臂鉆床的主軸箱和立柱的夾緊與放松是同時進行的。立柱分為內(nèi)外兩層，外立柱可繞內(nèi)立柱做360°的旋轉(zhuǎn)，內(nèi)外立柱之間有夾緊放松裝置。①主軸箱和立柱的放松控制

按下松開按鈕SB5，KM4線圈得電，液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)（此時電磁閥YV失電），拖動液壓泵，液壓油進入主軸箱、立柱的松開油腔，主軸箱、立柱的夾緊裝置松開。此時，SQ4不受壓，動斷觸點SQ4閉合，指示燈HL1亮。②主軸箱和立柱的夾緊控制

到達需要位置后，按下夾緊按鈕SB6，KM5線圈得電，液壓泵電動機M3反轉(zhuǎn)（此時電磁閥YV失電），拖動液壓泵，液壓油進入主軸箱、立柱的夾緊油腔，主軸箱、立柱的夾緊裝置夾緊。同時，SQ4受壓，其動斷觸點斷開，動合觸點閉合，夾緊指示燈HL2亮，表示可以進行鉆削加工。Z3040型搖臂鉆床控制電路分析

（4）保護環(huán)節(jié)、照明及冷卻泵電動機的控制①保護環(huán)節(jié)QF對主電路進行短路保護；熱繼電器FR1對主軸電動機進行過載保護；熱繼電器FR2對液壓泵電動機M3進行過載保護。搖臂的上升限位和下降限位分別通過行程開關(guān)SQ1和SQ5實現(xiàn)。②照明電路與指示電路

照明、指示電路的電源由控制變壓器TC降壓后提供36V電源，開關(guān)SA1控制工作臺照明燈EL，KM1常開觸點控制主軸工作指示燈HL3，SQ4控制放松夾緊指示燈HL1和HL2。③冷卻泵電動機的控制

冷卻泵電動機M4的容量很小，由開關(guān)SA2控制。Z3040型搖臂鉆床常見故障分析一、主軸電動機無法啟動1.電源總開關(guān)QF接觸不良，需調(diào)整或更換。2.控制按鈕SB1或SB2接觸不良，需調(diào)整或更換。3.接觸器線圈KM1線圈斷線或觸點接觸不良，需重接或更換。Z3040型搖臂鉆床常見故障分析二、搖臂不能升降1.行程開關(guān)SQ2的位置移動，使搖臂松開后沒有壓下SQ2。

由搖臂升降過程可知，搖臂升降電動機M2旋轉(zhuǎn)，帶動搖臂升降，其前提是搖臂完全松開，活塞桿壓行程開關(guān)SQ2。如果SQ2不動作，常見故障是SQ2安裝位置移動。這樣，搖臂雖已放松，但活塞桿壓不上SQ2，搖臂就不能升降。有時，液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，使搖臂放松不夠，也會壓不上SQ2，使搖臂不能移動。由此可見，SQ2的位置非常重要，應(yīng)配合機械、液壓調(diào)整好后緊固。2.液壓泵電動機M3的電源相序接反，導(dǎo)致行程開關(guān)SQ2無法壓下。

液壓泵電動機M3電源相序接反時，按上升按鈕SB3（或下降按鈕SB4），液壓泵電動機M3反轉(zhuǎn)，使搖臂夾緊，SQ2不動作，搖臂也就不能升降。所以，在機床大修或新安裝后，要檢查電源相序。3.控制按鈕SB3或SB4接觸不良，需調(diào)整或更換。4.接觸器KM2、KM3線圈斷線或觸點接觸不良，重接或更換。Z3040型搖臂鉆床常見故障分析三、搖臂升降后不能夾緊1.行程開關(guān)SQ3的安裝位置不當，需進行調(diào)整。2.行程開關(guān)SQ3發(fā)生松動而過早動作，液壓泵電動機M3在搖臂還未充分夾緊時就停止了旋轉(zhuǎn)。

由搖臂夾緊的動作過程可知，夾緊動作的結(jié)束是由行程開關(guān)SQ3來完成的，如果SQ3動作過早，將導(dǎo)致液壓泵電動機M3尚未充分夾緊就停轉(zhuǎn)。常見的故障原因是SQ3安裝位置不合適、固定螺絲松動造成SQ3移位，使SQ3在搖臂夾緊動作未完成時就被壓上，切斷了KM5回路，使M3停轉(zhuǎn)。

排除故障時，首先判斷是液壓系統(tǒng)的故障（如活塞桿閥芯卡死或油路堵塞造成的夾緊力不夠）還是電氣系統(tǒng)故障。對電氣方面的故障，應(yīng)重新調(diào)整SQ3的動作距離，固定好螺釘即可。Z3040型搖臂鉆床常見故障分析四、立柱、主軸箱不能夾緊或松開

立柱、主軸箱不能夾緊或松開的可能原因是油路堵塞、接觸器KM4或KM5不能吸合所致。出現(xiàn)故障時，應(yīng)檢查按鈕SB6、SB7接線情況是否良好，若接觸器KM4或KM5能吸合，M3能運轉(zhuǎn)，可排除