機床電氣及PLC控制（第三版） 課件 課題5 Z3040型搖臂鉆床的電氣控制

【項目分析】

認識普通機床的主要結(jié)構(gòu)，讀懂普通機床電氣控制電路，掌握普通機床電氣控制電路的調(diào)試方法，并能夠排除機床電路常見的電氣故障。項目2

機床電氣控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社【學(xué)習(xí)目標】應(yīng)知1.了解普通機床的基本結(jié)構(gòu)、運動形式、電力拖動的形式與控制要求。2.掌握普通機床電氣控制電路的組成、工作過程及工作原理。應(yīng)會1.掌握普通機床電氣控制電路的調(diào)試方法。2.學(xué)會排除普通機床電氣控制電路常見的電氣故障。項目2

機床電氣控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社任務(wù)2.3Z3040型搖臂鉆床的電氣控制項目2

機床電氣控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社【新課導(dǎo)入】

1.簡略復(fù)習(xí)教材“任務(wù)2.2”的內(nèi)容。2.簡略介紹本次課（任務(wù)2.3）的主要教學(xué)內(nèi)容與3學(xué)時的教學(xué)安排。

一、搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)和運動形式

鉆床是一種專門進行孔加工的機床，主要用于鉆孔，還可以進行擴孔、鉸孔和攻絲等。鉆床的主要類型有：臺式鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床和多軸鉆床等，搖臂鉆床是立式鉆床中的一種，可用于加工大中型工件。Z3040型搖臂鉆床的搖臂松開→升降→夾緊功能，是由電氣－液壓－機械裝置來實現(xiàn)的，因此其電氣控制電路有一定的特點。Z3040型搖臂鉆床型號的含義為：

【基礎(chǔ)知識】搖臂鉆床機床電氣及PLC控制高等教育出版社一、搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)和運動形式

搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-8所示，其主要結(jié)構(gòu)包括底座、內(nèi)外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺。加工時，工件可裝在工作臺上，如工件體積較大，也可直接裝在底座上；鉆頭裝在主軸上并由主軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，由于其加工的特點，要求主軸有較寬的調(diào)速范圍。主軸箱裝在搖臂上，可沿搖臂的水平導(dǎo)軌作徑向移動；搖臂的一端為套筒，套在外立柱上，由搖臂升降電動機驅(qū)動沿外立柱上下移動；而外立柱則套在內(nèi)立柱上，可繞內(nèi)立柱作360°回轉(zhuǎn)。因此，搖臂鉆床鉆頭的位置很容易在三維空間的各個方向上進行調(diào)整，以方便加工各種大中型工件。由此可見，搖臂鉆床的主運動是主軸的旋轉(zhuǎn)運動；進給運動為主軸的縱向（垂直）進給運動；而輔助運動包括：①主軸箱沿搖臂導(dǎo)軌的徑向移動；②搖臂沿外立柱的垂直移動；③搖臂和外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動。

機床電氣及PLC控制高等教育出版社一、搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)和運動形式(P55)圖2-8Z3040型搖臂鉆床結(jié)構(gòu)示意圖

P55機床電氣及PLC控制高等教育出版社二、搖臂鉆床的電力拖動形式和控制要求

由以上對搖臂鉆床機械運動的分析可見，搖臂鉆床的運動部件較多，為簡化傳動裝置，也是采用多臺電動機拖動，一般有：主電動機、搖臂升降電動機、液壓泵電動機和冷卻泵電動機。搖臂鉆床對電力拖動及控制、保護的具體要求是：⒈搖臂鉆床的主運動和進給運動均為主軸的運動，所以均由一臺主軸電動機拖動，由機械傳動機構(gòu)實現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)和進給。主軸的變速和反轉(zhuǎn)均由機械方法實現(xiàn)，所以主軸電動機不需要反轉(zhuǎn)和調(diào)速，也沒有降壓起動的要求。⒉搖臂（包括裝在搖臂上的主軸箱）沿外立柱上下移動，是由一臺搖臂升降電動機驅(qū)動絲桿正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，只有一些小型的搖臂鉆床才靠人力搖動絲桿升降搖臂。搖臂升降電動機要求能夠正反轉(zhuǎn)，直接起動。

機床電氣及PLC控制高等教育出版社二、搖臂鉆床的電力拖動形式和控制要求

⒊在加工位置調(diào)整好以后，在進行鉆孔加工時，需要把主軸箱夾緊在搖臂上，搖臂夾緊在外立柱上。主軸、搖臂和立柱的松緊，是由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的，因此還需要一臺液壓泵電動機拖動液壓泵。與搖臂升降電動機一樣，液壓泵電動機也要求能夠正反轉(zhuǎn)，直接起動。⒋由一臺冷卻泵電動機提供冷卻液。⒌各部分電路及電路之間需要

有常規(guī)的電氣保護和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。

機床電氣及PLC控制高等教育出版社【基礎(chǔ)知識】搖臂鉆床三、

Z3040搖臂鉆床電氣控制電路分析

Z3040型搖臂鉆床是在Z35型的基礎(chǔ)上進行更新的系列產(chǎn)品，其電氣控制電路有多種形式，圖2-9是其中一種常見的電路，電器位置圖見圖2-10，電氣元件的明細表見表2-11。

(P58)圖2-10Z3040型搖臂鉆床電氣元件的位置圖機床電氣及PLC控制高等教育出版社(P57)圖2-9Z3040型搖臂鉆床電氣原理圖

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Z3040搖臂鉆床電氣控制電路分析

㈠主電路

三相電源由QS1引入，由FU1作全電路的短路保護。M1為主軸電動機，由KM1控制，根據(jù)前述的電力拖動要求，M1直接起動，單向旋轉(zhuǎn)。M2和M3分別為搖臂升降電動機和液壓泵電動機，分別由KM2和KM3、KM4和KM5控制正反轉(zhuǎn)。M4為冷卻泵電動機，直接由轉(zhuǎn)換開關(guān)QS2控制。M1和M3分別由KR1、KR2作過載保護，M2是短時工作制，M4則由于容量較小，所以均不需要過載保護。

㈡控制電路

控制變壓器TC將380V電源降壓為127V，作為控制電路的工作電壓。Z3040型搖臂鉆床電路M1、M4的控制比較

簡單，讀者完全可以自行分析，下面主要介紹M2和M3、YV的控制原理：機床電氣及PLC控制高等教育出版社三、

Z3040搖臂鉆床電氣控制電路分析

⒈搖臂升降的控制

Z3040型搖臂鉆床搖臂的升降由M2作動力，SB3和SB4分別為搖臂升、降的點動按鈕（裝在主軸箱的面板上，其安裝位置可見圖1-13），由SB3、SB4和KM2、KM3組成具有雙重互鎖的M2正反轉(zhuǎn)點動控制電路。因為搖臂平時是夾緊在外立柱上的，所以在搖臂升降之前，先要把搖臂松開，再由M2驅(qū)動升降；搖臂升降到位后，再重新將它夾緊。而搖臂的松、緊是由液壓系統(tǒng)完成的：在電磁閥YV線圈通電吸合的條件下，液壓泵電動機M3正轉(zhuǎn)，正向供出壓力油進入搖臂的松開油腔，推動松開機構(gòu)使搖臂松開，搖臂松開后，行程開關(guān)SQ2動作、SQ3復(fù)位；若M3反轉(zhuǎn)，則反向供出壓力油進入搖臂的夾緊油腔，推動夾緊機構(gòu)使搖臂夾緊，搖臂夾緊后，行程開關(guān)SQ3動作、SQ2復(fù)位。由此可見：搖臂升降的電氣控制是與松緊機構(gòu)液壓－機械系統(tǒng)（M3與YV）的控制配合進行的。機床電氣及PLC控制高等教育出版社三、

Z3040搖臂鉆床電氣控制電路分析

下面就以搖臂的上升為例，用流程圖分析控制的全過程：

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Z3040搖臂鉆床電氣控制電路分析

搖臂的下降由SB4控制KM3→M2反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，其過程可自行分析。時間繼電器KT的作用是在搖臂升降到位、M2停機后，延時1～3s再起動M3將搖臂夾緊，其延時時間視從M2停機到搖臂靜止的時間長短而定。KT為斷電延時類型，在進行電路分析時應(yīng)注意。

如上所述，搖臂松開由行程開關(guān)SQ2發(fā)出信號，而搖臂夾緊后由行程開關(guān)SQ3發(fā)出信號。如果夾緊機構(gòu)的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，搖臂夾不緊；或者因SQ3的位置安裝不當，在搖臂已夾緊后SQ3仍不能動作，則SQ3的動斷觸點(1-17)長時間不能斷開，使液壓泵電動機M3出現(xiàn)長期過載，因此M3須由熱繼電器FR2進行過載保護。

搖臂升降的限位保護由行程開關(guān)SQ1實現(xiàn)，SQ1有

兩對動斷觸點：SQ1-1(5-6)實現(xiàn)上限位保護，SQ1-2(7-6)

實現(xiàn)下限位保護。機床電氣及PLC控制高等教育出版社三、

Z3040搖臂鉆床電氣控制電路分析

⒉主軸箱和立柱松、緊的控制

主軸箱和立柱的松、緊是同時進行的，SB5和SB6分別為松開與夾緊控制按鈕，由它們點動KM4、KM5→控制M3的正、反轉(zhuǎn)，由于SB5、SB6的動斷觸點(17-20-21)串聯(lián)在YV線圈支路中。所以在操作SB5、SB6點動M3的過程中，電磁閥YV不吸合，液壓泵供出的壓力油進入主軸箱和立柱的松開、夾緊油腔，推動松、緊機構(gòu)實現(xiàn)主軸箱和立柱的松開、夾緊。同時由行程開關(guān)SQ4控制指示燈發(fā)出信號：主軸箱和立柱夾緊時，SQ4動作，其動斷觸點(201-202)斷開而動合觸點(201-203)閉合，指示燈HL1滅HL2亮；反之，在松開時SQ4復(fù)位，HL1亮而HL2滅。HL3為主軸旋轉(zhuǎn)指示燈。

㈢輔助電路

包括照明和信號指示電路。照明電路的工作電壓為安全電壓36V，信號指示燈的工作為6V，均由控制變壓器TC提供。機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟步驟一：器材準備

按表2-12準備完成本任務(wù)所需的器材和設(shè)備。（P58）表2-12完成任務(wù)2.3所需設(shè)備、工具、器材明細表機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟二：熟悉鉆床的運動形式和電氣控制電路

對照圖2-9和圖2-10，結(jié)合對Z3040型搖臂鉆床的現(xiàn)場學(xué)習(xí)，領(lǐng)會搖臂鉆床電氣控制的要求和電路的原理，主要領(lǐng)會：

⑴拖動電動機的用途、運行方式（起動、停止）和控制要求；

⑵對電動機和電路的保護電器和保護作用。填寫表2-13。2.可在教師指導(dǎo)下對搖臂鉆床進行操作，觀察搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)和運動形式，了解搖臂鉆床的各種工作狀態(tài)和操作方法。3.對照圖2-9和圖2-10，熟悉鉆床電氣元件的實際位置和走線情況。

P61機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

P61表2-13鉆床學(xué)習(xí)記錄表機床電氣及PLC控制高等教育出版社機床名稱(型號)

機床主要功能

電力拖動系統(tǒng)的組成電動機名稱安裝位置起動方式是否需要反轉(zhuǎn)電氣調(diào)速方式電氣制動方式

觀察該機床的運行方式和操作過程的記錄

其他記錄(如電器的名稱、安裝位置、操縱方法等)

工作步驟步驟三：鉆床常見電氣故障的診斷與排除

可預(yù)先設(shè)置故障進行檢修，將情況記錄于表2-14中。P62表2-14鉆床常見電氣故障診斷與排除記錄表機床電氣及PLC控制高等教育出版社故

障

情

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除

方

法1

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5

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7

8

【學(xué)習(xí)記錄與分析】

完成