化工行业企业案例Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析

Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析—、摇臂钻床的主要结构和运动形式钻床是一种用途广泛的孔加工机床。主要用钻头钻削精度要求不太高的孔，另外还可以来扩孔，钗孔及刮平面，攻螺纹等。钻床的结构形式很多，有立式钻床，卧式钻床、深孔钻床及多轴钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，适用于单件或批量生产中带有多孔的大型零件的孔加工。该机床具有两套液压控制系统；一套是操作机构液压系统；一套是夹紧机构液压系统。前者安装在主轴箱内，用以实现主轴正反转，空挡、预选及变速，后者安装在摇臂背后的电气盒下部，用以夹紧盒松开主轴箱、摇臂及主柱。图1 Z3040型摇臂钻床结构示意图Z3040型摇臂钻床型号的含义为:Z30 40 最大的4L円径为40】】】］】】 摇着钻床 钻床Z3040型摇臂钻床结构示意图如图1所示，主要是由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴想、工作台等组成。加工时，工件可安装在工作台上，如工件体积较大时，也可直接装在底座上；钻头装在主轴上并由主轴驱动旋转，由于其加工特点，要求主轴油较宽的调速范围。内立柱固定在底座上，在它外面套着外立柱，而且外立柱可绕着内立柱回转一周。摇臂的套筒部分与外立柱滑动配合，借助于丝杠，摇臂可沿着外立柱上下于东，但两者不能作相对转动，所以摇臂将于外立柱一起相对内立柱回转。主轴箱装在摇臂上，它具有主轴及主轴旋转不见和主轴进给的全部变速盒操作机构。主轴箱可沿着摇臂上的水平导轨作经向移动。当进行加工时，可利用特殊的夹紧机构将外立柱紧固上内立柱上，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。由此可见摇臂钻床的主运动是主轴带钻头的旋转运动，进给运动是主轴的纵向（垂直）进给运动；粗朱运动是主轴箱沿摇臂导轨的经向移动，摇臂沿外立柱上下移动的摇臂连同外立柱一起相对于内立柱的回转运动。二、摇臂钻床的电力拖动形式及控制要求1为了适应多种加工方式的要求，主轴变速及给应在交大范围内调速。但这些调速都是机械调速，用手柄操作变速箱调速，对电动机为任何调速要求。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。2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式实现，电动机只需要方向旋转，也无降压启动的要求。3摇臂沿外立柱上下移动，是由一套摇臂升降电动机驱动丝杠正反转来实现的，只有一些小型的摇臂钻床才靠人力摇动丝杠升降摇臂。摇臂升降电动机要求能实现正反转，直接起动。、4摇臂的夹紧与放松以及立柱的夹紧与放松由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。摇臂的回转盒主轴箱的径向移动在中小型摇臂钻床上都采用手动。5钻削加工时，为对刀具及工作进行冷却，需由一台冷却泵电动机拖动冷却泵输送冷却液。6各部分电路及电路之间需要有常规的电气保护盒联锁环节。三、Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析Z340型摇臂钻床是在Z35型钻床的基础上进行改进的新产品，其电气控制电路有多种形式，图7-5所示威常见的一种摇臂钻床的电气控制电器。电溥幵关&不亶鼻叛跳賢配阙费升聞也功机議』，坚也勘4JL误号桁示刃主豺1立姓粗空和电當帙电动加斑童检7F央掌㈱AS上七••住松卄囹7-SZSMD整1S片苗床电气府理图图2 Z3040型摇臂钻床电气原理图1.主电路分析Z3040摇臂钻床共有4台电动机，除冷却泵电动机采用转换开关QS2直接控制外，其余3台异步电动机均采用接触器直接起动。三相电源由QS1引入，FU1用于全电路的短路保护。M1是主轴电动机，由交流接触器KM1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，带动主轴及进行给传动系统，热继电器FR1是过载保护元件。M2是摇臂升降电动机，装于主轴顶部，用接触器KM2和KM3控制正反转。因为该电动机短时间工作，故不设过载保护。M3是液压泵电动机，可以做正向转动盒反向转动。正向旋转和反向旋转的起动与停止由接触器KM4和KM5控制。热继电器FR2是液压泵电动机的过载保护电器。该电动机的主要作用是供给夹紧装置压力油，实现摇臂盒立柱的夹紧和松开。M4是冷却泵电动机，功率很小，由开关直接接通和断开电源。因为容量较小，所以不需要过载保护。2.控制电路分析控制电路控制变压器TC将380V电源降压为127V，作为控制电路的工作电压。（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”的功能。所以开车前应将立柱下部及摇臂后部的电门盖关好，方能接通电源。（2） 主轴电动机M1的控制按下启动按钮SB2，则接触器KM1线圈通电吸和，KM1动和出点（2-3）闭合，其自锁作用，使主轴电动机M1启动运行，同时主轴旋转指示灯HL3亮。按下停止按钮SB1，则接触器KM1线圈断电,KM1主触点断开，使主电动机M1停止旋转，同事主轴旋转指示灯HL3熄灭。（3） 摇臂升降的控制Z3040型摇臂钻床摇臂的升降不仅需要电动机M2的转动，而且还需要液压泵电动机M3拖动液压泵，使液压紧系统协调配合才能实现。①摇臂上升按下摇臂上升按钮SB3,则断电延时时间继电器KT通电吸合，它的动合触电（1-17）瞬间闭合，是电磁阀YV线圈通电吸合，而KT瞬间闭合的动合触电（13-14）闭合，接触器KM4线圈通电吸合，液压泵电动机M3起动正向旋转，供给压力油，将摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压动形成开关SQ2,使其动断触电（6-13）断开，动合触电(6-8)闭合。前者切断接触器KM4的线圈电路,KM4主触点断开，液压泵电动机停止工作；后者使交流接触器KM2的线圈通电，KM2主触点接通电动机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。当摇臂上升到所需位置时，松开按钮SB3，则接触器KM2和时间继电器KT同事断电释放，KT动合触点(1-17)经1~3s时间延时后断开，但由于行程开关SQ3的动断触点(1-17)仍然闭合，所以电磁阀YV线圈依然通电。M2电动机停止工作，随之摇臂停止上升。由于时间继电器KT断电释放，经1~3s时间的延时后，其延时闭合的动断触(17-18)闭合，使接触器KM5线圈通电吸合，液压泵电动机M3反向旋转，使摇臂夹紧。在摇臂夹紧的同时，活塞杆通过弹簧片使用行程开关SQ3的动断触电(1-17)断开，使电磁阀YV线圈断电，同时，km5线圈断电释放，使m3电动机停止工作，完成了摇臂的松开一上升一夹紧的整套动作。②摇臂下降摇臂的下降由SB4控制KM3-M2反转来实现，其过程可自行分析。立柱，主轴箱的松开与夹紧控制立柱和主轴箱的松开(夹紧)是同时进行的，SB5和SB6分别为松开与夹紧控制按钮，由它们点动控制KM4、KM5-控制M3的正、反转，由于SB5,SB6的动断触点(17-20-21)串联在YV线圈支路中。所以在操作SB5,SB6使M3点动的过程中，电磁YV线圈不吸合，液压泵供除的压力油进入主轴箱和立柱的松开，夹紧油腔，推动送，紧机构实现主轴箱和立柱的松开、夹紧。同时由行程开关SQ4控制指示灯发出信号：主轴箱和立柱夹紧时，SQ4的动断触电（201-202）断开而动合触电（201-203）闭合，指示灯HL1灭HL2亮；反之，在松开时SQ4复位，HL1亮HL2灭。HL3为主轴旋转指示灯。辅助电路控制变压器TC输出照明用交流安全电压36V，由开关SA控制，采用熔断器FU3作短路保护。控制变压器TC输出6V交流电压，供给指示灯用其他联锁和保护（1） 按钮，接触器联锁摇臂升降电动机的正反转控制接触器采用按钮SB3和SB4的机械联锁和接触器KM2和KM3的电气联锁。在液压泵电动机M3的正反转控制电路中，接触器KM4和KM5采用了电气联锁，在主轴箱和立柱的夹紧，放松电路中，为保护压力油不供给给摇臂夹紧油路，将按钮SB5和SB6的动断触电串联在电磁阀YV线圈的电路中，以达到串联目的。（2） 限位串联在摇臂升降电路中，行程开关SQ2是摇臂放松到位的信号开关,其动合触点（6-8）串联在接触器KM2和KM3线圈中，它在摇臂完全放松到位才动作闭合，以确保摇臂的升降子在其放松后进行。行程开关SQ3是摇臂夹紧到位后的信号开关，其动断触电（1-17）串联在接触器KM5线圈，电磁阀YV线圈电路中。如果摇臂未夹紧，则行程开关SQ3动断触点（1-17）闭合保持原状，使用接触器KM5线圈，电磁阀YV线圈得点吸和，对摇臂进行夹紧知道完全夹紧为止,行程开关SQ3的动断触（1-17）才断开，切断接触器KM5线圈，电磁YV线圈，如果液压夹紧系统出现故障，不能自动夹紧摇臂，或者有由于SQ3调整不当，在摇臂夹紧后不能使SQ3的动断触电（1-17）断开，都会使液压泵电动机因长期过载运行损坏。为此，电路中设有热继电器FR2作过载保护，其整定值应根据液压泵电动机M3的额定电流来进行调整。（3） 时间联锁同时时间继电器KT延时断开的动合触点（1-17）和延时闭合的动断触点（17-18）,时间继电器KT能保证在摇臂升降电动机M2完全停止运行后，才能进行摇臂的夹紧动作，时间继电器KT的延时长短由摇臂升降电动机M2从切断电源到停止的惯性大小来决定。Kt为断电延时类型，在进行电路分析时要注意。（4） 失压（欠压）保护主轴电动机M1采用按钮与