第三章常用机床的电气控制

第三节摇臂钻床的电气控制钻床是一种孔加工机床，可用来钻孔、扩孔、铰孔，攻丝及修刮端面等。钻床按用途和结构可分为立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及其它专用钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，活用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产中带有多孔大中型零件的孔加工。一、摇臂钻床的主要结构及运动形式Z3040型摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成，内立柱固定在底座的一端，在它外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转3600，摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱上，并借助丝杠的正反转可沿外立柱作上下移动，由于该丝杠与外立柱连成一体，而升降螺母固定在摇臂上，所以，摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，它由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构以及机床的操作机构等部分组成，主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动。当进行加工时，由特殊的夹紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一面旋转进行切削，同时进行纵向进给。摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；进给运动为主轴的纵向进给；辅助运动有：摇臂沿外立柱的垂直移动；主轴箱沿摇臂长度方向的移动；摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。二、摇臂钻床拖动特点及控制要求1）摇臂钻床运动部件较多，为简化传动装置，采用多电动机拖动。通常设有主轴电动机、摇臂升降电动机、立柱夹紧放松电动机及冷却泵电动机等。2）为适应多种形式的加工，要求摇臂钻床主轴及进给有较大的调速范围。主轴一般速度下的钻削加工常为恒功率负载；而低速时主要用于扩孔、铰孔、攻丝等加工，这时则为恒转矩负载。3）摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动，为此这两个运动由一台主轴电动机拖动，分别经主轴与进给传动机构实现主轴旋转和进给。所以主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。4）为加工螺纹，主轴要求正反转。摇臂钻床主轴正反转一般由机械方法获得，这样主轴电动机只需单方向旋转。5）具有必要的联锁与保护。三、Z3040型摇臂钻床的电气控制1、线路组成及动作原理Z3040摇臂钻床的动作是通过机、电、液综合控制来实现的。主轴是利用变速箱进行变速、利用机械的方法实现正反转，摇臂的升降由一台交流异步电动拖动，内外立轴、主轴箱及摇臂的夹紧与放松是通过电动机带动液压泵，利用夹紧机构来实现。Z3040摇臂钻床具有两套液压控制系统，一套是操纵机构液压系统，它安装在主轴箱内，用以实现主轴正反转、停车制动、空档、预选及变速；另一套是夹紧机构液压系统，它安装在摇臂背后的电器盒下部，用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱。图中M1为主轴电动机，M2为摇臂升降电动机，M3为液压泵电动机，M4为冷却泵电动机。SQ1为升降极限保护开关，SQ2和SQ3是分别反映摇臂是否完全松开和夹紧并发出相应信号的位置开关，SQ4是用来反映主轴箱与立柱的夹紧与松开状态的信号控制开关，YV为二位六通电磁阈。1）主轴电动机M1的控制合上电源开关Q，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电并自锁，主轴电动机M1起动运行。此时指示灯HL3亮，表示主轴电动机正在旋转。停车时，按下SB1即可。2）摇臂升降控制摇臂的升降控制必须与夹紧机构液压系统紧密配合，其动作过程为：摇臂放松——上升或下降——摇臂夹紧，所以它与液压泵电动机的控制有密切关系。下面以摇臂上升为例加以说明。按下上升按钮SB3+：KT+KM4+M3+正转，拖动液压泵送出液压油YV+接通摇臂放松油路液压油经二位六通阀进入松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂放松，当摇臂完全松开后，发出摇臂松开信号，且活塞杆通过弹簧片压上行程开关SQ2+：SQ2（6-13）-KM4-M3-停止提供液压油，摇臂维持放松状态SQ2（6—7）+——KM2+——M2+起动，摇臂上升当摇臂上升到所需位置时，松开按钮SB3-：SB3-KM2-M2-摇臂停止上升——KT-Δt——YV-，KM5+——M3+反转，拖动液压泵供给压力油，经二位六通阀进入摇臂夹紧油腔，向反方向推动活塞和菱形块将摇臂夹紧。当摇臂完全夹紧后，活塞杆通过弹簧片压下行程开关SB3+：SQ3（1-17）-——KM5-——M3-反停止运转，摇臂夹紧完成。时间继电器KT是为保证在摇臂升降电动机停止运转后才可夹紧动作而设的，KT延时长短依摇臂升降电机切断电源到停止惯性大小来调整。摇臂升降的极限保护由组合开关SQ1来完成。当摇臂上升或下降到极限位置时相应触点动作，使对应的上升或下降接触器KM2或KM3线圈断电，电动机M2停转，摇臂停止移动，从而达到限位保护的目的。SQ1有两对触点，平时应调整在同时接通位置，一旦撞击时，应使一对触点断开，而另一对触点仍保持闭合。3）主轴箱和立柱的夹紧与放松控制主轴箱和立柱的夹紧与放松是同时进行的。当按下松开按钮SB5时，KM4通电，电动机M3正转，拖动液压泵，送出压力油，由于YV处于断电状态，压力油经二位六通阀，进入主轴箱松开油腔与立柱松开油腔，推动活塞和菱形块，使主轴箱和立柱实现松开，同时，行程开关SQ4不受压，触点SQ4（101-102）闭合，指示灯HL1亮，表示处于松开状态，可操作主轴箱和立柱移动。当夹紧时，将压下SQ4，触点（101-103）闭合，指示灯HL2亮，表示可以进行钻削加工。4）冷却泵电动机M4的控制冷却泵电动机容量很小（仅0.125KW），由开关SA直接控制。5）保护环节及照明回路Z3040摇臂钻床主要有短路保护、主轴电动机和液压泵电动机的过载保护、摇臂升降的限位保护等。局部照明由变压器供给36V的安全电压，由开并SQ控制照明灯EL。2、常见故障及处理1）摇臂不能上升（或下降）摇臂移动的前提是摇臂完全松开，因此SQ2是否动作是分析摇臂能否移动的关键。若SQ2不动作，常见故障为SQ2安装位置不当或发生移动。这祥，摇臂虽已松开，但活塞杆仍压不上SQ2，致使摇臂不能移动。有时也会出现因液压系统发生故障，使摇臂没有完全松开，活塞杆压不上SQ2。因此，应配合机械、液压调整好SQ2位置并安装牢固。2）摇臂升降后夹不紧摇臂升降后应自动夹紧，而夹紧动作的结束由SQ3控制。如果摇臂夹不紧，说明摇臂控制电路能够动作，但SQ3动作过早，使液压泵电动机M3在摇臂还未充分夹紧时就停止旋转。因此，应配合机械、液压调整好SQ3位置并安装牢固。。3）液压系统的故障有时电气控制系统工作正常，而电磁阀芯卡住或油路堵塞，使液压控制系统失灵，造成摇臂无法移动。因此，维修时不仅要正确判断是电气控制系统还是液压系统的故障，而且应注意两者之间的相互联系。