Z3040型摇臂钻床的电气控制

Ｚ３０４０型摇臂钻床的电气控制
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钻床是一种加工孔的机床。

它可用于钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝及修刮端面等多种形式的
加工。

钻床的种类很多，按其用途和结构可分为台式钻床、立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、多轴
钻床及其他专用钻床等。

Ｚ３０４０型摇臂钻床具有操作方便、灵活、适用范围广等特点，特别适用
于生产中带有多孔的大型零件的孔加工，是钻床中应用最广泛的一种机床。

下面以Ｚ３０４０型摇
臂钻床为例进行分析。

一、Ｚ３０４０型摇臂钻床的主要结构及运动形式
１．Ｚ３０４０型摇臂钻床的主要结构
Ｚ３０４０型摇臂钻床的外形结构如图５－８所示。

它主要由内立柱、外立柱、主轴箱、摇臂、工
作台和底座等部分组成。

主轴箱由主传动电动机、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，内立柱固定在底座的一
端，外立柱套在它的外面，并可绕内立柱回转３６０°，摇臂的一
端为套筒，套装在外立柱上，不能绕外立柱转动，而只能与外
立柱一起绕内立柱回转，还可借助丝杠的正、反转沿外立柱作
上下垂直移动。

２．摇臂钻床的运动形式
钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进
给。

其运动形式如下：
（１）主运动摇臂钻床的主运动是指主轴的旋转运动。

（２）进给运动摇臂钻床的进给运动是指主轴的纵向进
给运动。

（３）辅助运动摇臂钻床的辅助运动是指：
１）摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动；
２）摇臂沿外立柱上导轨的上下垂直移动；
３）主轴箱沿摇臂长度方向的左右移动。

二、Ｚ３０４０型摇臂钻床的电力拖动特点及控制要求
（１）为了简化机械传动装置，摇臂钻床采用直接起动的方式起动四台电动机进行拖动：主轴
电动机，带动主轴旋转；摇臂升降电动机，带动摇臂进行升降；液压泵电动机，拖动液压泵供出压
力油，使液压系统的夹紧机构实现夹紧与放松；冷却泵电动机，驱动冷却泵供给机床冷却液。

（２）摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，可由一台主轴电动机拖动，并通过传动
机构分别实现主轴的旋转和进给。

（３）主轴电动机和冷却泵电动机只需要正向旋转，摇臂升降电动机和液压泵电动机，因需分
别实现升降和夹紧与放松，要求能正反向旋转。

（４）应具备完善的保护环节和照明电路。

三、Ｚ３０４０型摇臂钻床的电气控制电路分析
Ｚ３０４０型摇臂钻床的电气控制原理如图５－９所示，表５－３所示为Ｚ３０４０型摇臂钻床电器
元件明细表。

１．主电路
（１）电源由转换开关ＱＳ引入。

（２）主电路有四台电动机：Ｍ１为主轴电动机，带动主轴作钻孔圆周运动，它的运转和停止由
接触器ＫＭ１控制；Ｍ２为摇臂升降电动机，可进行正、反转，其运转和停止由接触器ＫＭ２、ＫＭ３
控制；Ｍ３为液压泵电动机，也可进行正、反转，其运转和停止由接触器ＫＭ４、ＫＭ５控制；Ｍ４为
冷却泵电动机，它的作用是不断地向工件和刀具输送切削液，以降低它们在切削过程中产生的高
温，它由转换开关ＳＡ１控制。

图５－８Ｚ３０４０型摇臂钻床的外形结构
１—内、外立柱；２—主轴箱；３—摇臂；
４—主轴；５—工作台；６—底座
（３）热继电器ＦＲ１对主轴电动机Ｍ１进行过载保护；摇臂升降电动机Ｍ２短时工作，所以不
用设长期过载保护；热继电器ＦＲ２对液压泵电动机Ｍ３进行过载保护。

２．控制电路
（１）主轴电动机Ｍ１的控制合上电源开关ＱＳ，按下起动按钮ＳＢ２，接触器ＫＭ１的线圈得
电，动合触点ＫＭ１闭合自锁，主轴电动机起动，同时支路中的指示灯ＨＬ４亮，表示电动机正常起
动。

按下停止按钮ＳＢ８，接触器ＫＭ１的线圈失电，其主触点和自锁触点断开，主轴电动机停止，
同时指示灯ＨＬ３熄灭。

（２）摇臂升降控制摇臂的升降不仅需要摇臂升降电动机Ｍ２的转动，而且还需要液压泵电动机Ｍ３拖动液压泵，使液压夹紧系统协调配合才能实现。

现在对摇臂的上升和下降进行分
析：
１）摇臂上升按下上升点动按钮ＳＢ３，时间继电器ＫＴ线圈得电，其动合触点ＫＴ闭合，接
触器线圈ＫＭ４得电，其主触点ＫＭ４闭合，液压泵电动机Ｍ３正转；同时，支路２２中延时闭合触
点ＫＴ闭合，电磁阀ＹＶ得电，摇臂开始松开。

当摇臂松开后，行程开关ＳＱ２释放，其动断触点
ＳＱ２断开，接触器ＫＭ４失电，液压泵电动机Ｍ３停转，液压泵停止供油；同时，其动合触点ＳＱ２
闭合，接触器ＫＭ２得电，摇臂升降电动机Ｍ２正转，带动摇臂上升。

表５－３Ｚ３０４０型摇臂钻床电器元件明细表
当摇臂上升到所需位置时，松开ＳＢ３，接触器ＫＭ２和时间继电器ＫＴ的线圈失电，其主触点
和动合触点断开，摇臂升降电动机Ｍ２停止转动，摇臂停止上升。

时间继电器ＫＴ的线圈失电
后，支路２２中延时闭合触点ＫＴ延时１～３ｓ后闭合，接触器ＫＭ５的线圈得电，液压泵电动机
Ｍ３反转；同时，支路２６中触点ＫＴ虽亦延时断开，但由于ＳＱ３已闭合，所以电磁阀ＹＶ仍得电，
摇臂开始夹紧。

当摇臂夹紧后，行程开关ＳＱ２释放，行程开关ＳＱ３动作，其动断触点断开，使接
触器ＫＭ５的线圈失电，液压泵电动机Ｍ３停转，电磁阀ＹＶ失电复位。

２）摇臂下降按下下降点动按钮ＳＢ４，时间继电器ＫＴ线圈得电。

其工作原理与摇臂上升
基本相同，大家可对照分析一下。

（３）主轴箱和立柱的夹紧与放松的控制主轴箱和立柱的松开和夹紧是同时进行的，其控制电路是正、反转点动控制电路。

利用主轴箱和立柱的夹紧、放松，还可以检查电源相序正确与
否，以确保摇臂升降电动机Ｍ２的正、反转接线正确。

１）主轴箱、立柱的松开按下松开按钮ＳＢ５，接触器ＫＭ４的线圈得电，液压泵电动机Ｍ３
正转，拖动液压泵，液压油液进入主轴箱、立柱的松开油腔，推动活塞，使主轴箱、立柱松开。

此
时，按钮ＳＱ４不受压，动断触点ＳＱ４闭合，指示灯ＨＬ２亮，表示松开。

２）主轴箱、立柱的夹紧到达需要位置后，按下夹紧按钮ＳＢ６，接触器ＫＭ５的线圈得电，液
压泵电动机Ｍ３反转，拖动液压泵，液压油液进入主轴箱、立柱的夹紧油腔，推动活塞，使主轴箱、
立柱夹紧；同时，按钮ＳＱ４受压，动断触点ＳＱ４断开，动合触点ＳＱ４闭合，夹紧指示灯ＨＬ３亮。

（４）保护环节低压断路器ＱＦ１对主轴电动机Ｍ１进行短路保护；低压断路器ＱＦ２对摇臂
升降电动机Ｍ２、液压泵电动机Ｍ３以及冷却泵电动机Ｍ４进行短路保护；低压断路器ＱＦ３对控
制电路进行短路保护。

热继电器ＦＲ１对主轴电动机Ｍ１进行过载保护，热继电器ＦＲ２对液压泵
电动机Ｍ３进行过载保护。

摇臂升降的极限位置通过行程开关ＳＱ１来实现。

当摇臂上升或下降到极限位置时相应触点动作，切断与其对应的上升接触器ＫＭ２或下降接触器ＫＭ３，使摇臂升降电动机Ｍ２停转，摇
臂停止升降，实现极限位置保护。

３．照明、指示电路
机床照明和信号灯电路的电源，都由变压器ＴＣ供给，通过控制变压器降压，分别得到照明
电路安全电压３６Ｖ、指示灯电路电压６３Ｖ和控制电路电压２２０Ｖ。

指示灯回路中，指示灯ＨＬ１
灯亮表示电源接通；指示灯ＨＬ２灯亮表示主轴箱和立柱同时处于放松状态；指示灯ＨＬ３灯亮表
示主轴箱和立柱同时处于夹紧状态；指示灯ＨＬ４灯亮表示主轴电动机带动主轴旋转工作。

四、Ｚ３０４０型摇臂钻床的常见电气故障分析
１．主轴电动机无法起动
（１）电源总开关ＱＳ接触不良，需调整或更换；
（２）控制按钮ＳＢ１或ＳＢ２接触不良，需调整或更换；
（３）接触器ＫＭ１线圈断线或触点接触不良，需重接或更换；
（４）低压断路器的熔丝已断，应更换熔丝。

２．摇臂不能升降
（１）行程开关ＳＱ２的位置移动，使摇臂松开后没有压下ＳＱ２；
（２）电动机的电源相序接反，导致行程开关ＳＱ２无法压下；
（３）液压系统出现故障，摇臂不能完全松开；
（４）控制按钮ＳＢ３或ＳＢ４接触不良，需调整或更换；
（５）接触器ＫＭ２、ＫＭ３线圈断线或触点接触不良，重接或更换。

３．摇臂升降后不能夹紧
（１）行程开关ＳＱ３的安装位置不当，需进行调整；
（２）行程开关ＳＱ３发生松动而过早地动作，液压泵电动机Ｍ３在摇臂还未充分夹紧时就停
止了旋转。

４．液压系统的故障
电磁阀芯卡住或油路堵塞，将造成液压控制系统失灵，需检查疏通。