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Z3050摇臂钻床电气控制电路

钻床是一种用途广泛的孔加工机床。它主要是用钻头钻削精度要求不太高的孔,另外还可用来扩孔、铰孔、镗孔,以及刮平面、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,它适用于单件或批量生产中带有多孔的大型零件的孔加工。本节以Z3050型摇臂钻床为例进行分析。

Z3050摇臂钻床的含义为:

    一、主要结构及运动形式

    图7-9是Z3050摇臂钻床的外形图。Z3050摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。内立柱固定在底座上,在它外面套着空心的外立柱,外立柱可绕着内立柱回转一周,摇臂一端的套筒部分与外立柱滑动配合,借助于丝杆,摇臂可沿着外立柱上下移动,但两者不能做相对转动,所以摇臂将与外立柱一起相对内立柱回转。主轴箱

是一个复合的部件,它具有主轴及主轴旋转部件和主轴进给的全部变速和操纵机构。主轴箱可沿着摇臂上的水平导轨做径向移动。当进行加工时,可利用特殊的夹紧机构将外立柱紧固在内立柱上,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。

    钻削加工时,主运动为主轴的旋转运动;进给运动为主轴的垂直移动;辅助运动为摇臂在外立柱上的升降运动、摇臂与外立柱一起沿内立柱的转动及主轴箱在摇臂上的水平移动。

图7-9  Z3050摇臂钻床结构示意图

二、 摇臂钻床的电力拖动及控制要求

    1.由于摇臂钻床的运动部件较多,为简化传动装置,需使用多台电动机拖动,主轴电动机承担主钻削及进给任务,摇臂升降、夹紧放松和冷却泵各用一台电动机拖动。

2.为了适应多种加工方式的要求,主轴及进给应在较大范围内调速。但这些调速都是机械调速,用手柄操作变速箱调速,对电动机无任何调速要求。主轴变速机构与进给变速机构在一个变速箱内,由主轴电动机拖动。

    3.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法实现,电动机只需单方向旋转。

    4.摇臂升降由单独的一台电动机拖动,要求能实现正反转。

    5.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。摇臂的回转和主轴箱的径向移动在中小型摇臂钻床上都采用手动。

    6.钻削加工时,为对刀具及工件进行冷却,需要一台冷却泵电动机拖动冷却泵输送冷却液。

    7.各部分电路之间有必要的保护和联锁。

    三、 电气控制线路分析

图7-10是Z3050型摇臂钻床的电气控制线路的主电路和控制电路图。

(一)主电路分析

   Z3050摇臂钻床共有四台电动机,除冷却泵电动机采用开关直接起动外,其余三台异步电动机均采用接触器直接起动。

    M1是主轴电动机,由交流接触器KMl控制,只要求单方向旋转,主铀的正反转由机械手柄操作。M1装在主轴箱顶部,带动主轴及进给传动系统,热继电器FRl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,故不设过载保护电器。

    M3是液压油泵电动机,可以做正向转动和反向转动。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是液压油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、实现摇臂和立柱的夹紧与松开。

    M4是冷却泵电动机,功率很小,由开关直接起动和停止。

(二).控制电路分析

1.主轴电动机Ml的控制

按起动按钮SB2,则接触器KMl吸合并自锁,使主电动机Ml起动运行,同时指示灯HL3亮。按停止按钮SB1,则接触器KMl释放,使主电动机M1停止旋转,同时指示灯HL3熄灭。

2.摇臂升降控制

(1)摇臂上升。Z3050型摇臂钻床摇臂的升降由M2拖动,SB3和SB4分别为摇臂升、降的点动按钮(装在主轴箱的面板上,其安装位置如图7—9所示),由SB3、SB4和KM2、KM3组成具有双重互锁的M2正反转点动控制电路。因为摇臂平时是夹紧在外立柱上的,所以在摇臂升降之前,先要把摇臂松开,再由M2驱动升降;摇臂升降到位后,再重新将它夹紧。而摇臂的松、紧是由液压系统完成的。在电磁阀YV线圈通电吸合的条件下,液压泵电动机M3正转,正向供出压力油进入摇臂的松开油腔,推动松开机构使摇臂松开,摇臂松开后,行程开关SQ2动作、SQ3复位;若M3反转,则反向供出压力油进入摇臂的夹紧油腔,推动夹紧机构使摇臂夹紧,摇臂夹紧后,行程开关SQ3动作、SQ2复位。由此可见,摇臂升降的电气控制是与松紧机构液压一机械系统(M3与YV)的控制配合进行的。下面以摇臂的上升为例,分析控制的全过程:

按住摇臂上升按钮SB3→SB3动断触点断开,切断KM3线圈支路;SB3动合触点闭合(1-5)→时间继电器KT线圈通电→KT动合触点闭合(13-14),KM4线圈通电,M3正转;延时动合触点(1-17)闭合,电磁阀线圈YV通电,摇臂松开→行程开关SQ2动作→SQ2动断触点(6-13)断开,KM4线圈断电,M3停转;SQ2动合触点(6-8)闭合,KM2线圈通电,M2正转,摇臂上升→摇臂上升到位后松开SB3→KM2线圈断电,M2停转;KT线圈断电→延时1~3S,KT动合触点(1-17)断开,YV线圈通过SQ3(1-17)→仍然通电;KT动断触点(17-18)闭合,KM5线圈通电,M3反转,摇臂夹紧→摇臂夹紧后,压下行程开关SQ3,SQ3动断触点(1-17)断开,YV线圈断电;KM5线圈断电,M3停转。

摇臂的下降由SB4控制KM3→M2反转来实现,其过程可自行分析。时间继电器KT的作用是在摇臂升降到位、M2停转后,延时1~3s再起动M3将摇臂夹紧,其延时时间视从M2停转到摇臂静止的时间长短而定。KT为断电延时类型,在进行电路分析时应注意。

如上所述,摇臂松开由行程开关SQ2发出信号,而摇臂夹紧后由行程开关SQ3发出信号。

如果夹紧机构的液压系统出现故障,摇臂夹不紧;或者因SQ3的位置安装不当,在摇臂已夹紧后SQ3仍不能动作,则SQ3的动断触点(1—17)长时间不能断开,使液压泵电动机M3出现长期过载,因此M3须由热继电器FR2进行过载保护。

    摇臂升降的限位保护由行程开关SQl实现,SQl有两对动断触点:SQl—1(5—6)实现上限位保护,SQl—2(7—6)实现下限位保护。

 (2)主轴箱和立柱松、紧的控制。

    主轴箱和立柱的松、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点动作的过程中,电磁阀YV线圈不吸合,液压泵供出的压力油进入主轴箱和立柱的松开、夹紧油腔,推动松、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的动断触点(201—202)断开而动合触点(201—203)闭合,指示灯HLl灭HL2亮;反之,在松开时SQ4复位,HLl亮而HL2灭。

(三)辅助电路

    包括照明和信号指示电路。照明电路的工作电压为安全电压36V,信号指示灯的工作电压为6V,均由控制变压器TC提供。

四、Z3050型摇臂钻床常见电气故障的诊断与检修

    Z3050型摇臂钻床控制电路的独特之处,在于其摇臂升降及摇臂、立柱和主轴箱松开与夹紧的电路部分,下面主要分析这部分电路的常见故障:

(一)摇臂不能松开

    摇臂作升降运动的前提是摇臂必须完全松开。摇臂和主轴箱、立柱的松、紧都是通过液压泵电动机M3的正反转来实现的,因此先检查一下主轴箱和立柱的松、紧是否正常。如果正常,则说明故障不在两者的公共电路中,而在摇臂松开的专用电路上。如时间继电器KT的线圈有无断线,其动合触点(1—17)、(13—14)在闭合时是否接触良好,限位开关SQl的触点SQl—1(5—6)、SQl—2(7—6)有无接触不良,等等。

    如果主轴箱和立柱的松开也不正常,则故障多发生在接触器KM4和液压泵电动机M3这部分电路上。如KM4线圈断线、主触点接触不良,KM5的动断互锁触点(14—15)接触不良等。如果是M3或FR2出现故障,则摇臂、立柱和主轴箱既不能松开,也不能夹紧。

(二)摇臂不能升降

    除前述摇臂不能松开的原因之外,可能的原因还有:

    (1)行程开关SQ2的动作不正常,这是导致摇臂不能升降最常见的故障。如SQ2的安装位置移动,使得摇臂松开后,SQ2不能动作,或者是液压系统的故障导致摇臂放松不够,SQ2也不会动作,摇臂就无法升降。SQ2的位置应结合机械、液压系统进行调整,然后紧固。

    (2)摇臂升降电动机M2、控制其正反转的接触器KM2、KM3以及相关电路发生故障,也会造成摇臂不能升降。在排除了其他故障之后,应对此进行检查。

    (3)如果摇臂是上升正常而不能下降,或是下降正常而不能上升,则应单独检查相关的电路及电器部件(如按钮开关、接触器、限位开关的有关触点等)。

(三)摇臂上升或下降到极限位置时,限位保护失灵

    检查限位保护开关SQl,通常是SQl损坏或是其安装位置移动。

(四)摇臂升降到位后夹不紧

    如果摇臂升降到位后夹不紧(而不是不能夹紧),通常是行程开关SQ3的故障造成的。如果SQ3移位或安装位置不当,使SQ3在夹紧动作未完全结束就提前吸合,M3提前停转,从而造成夹不紧。

(五)摇臂的松紧动作正常,但主轴箱和立柱的松、紧动作不正常应重点检查:

(1)控制按钮SB5、SB6,其触点有无接触不良,或接线松动。

(2)液压系统出现故障

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