机床电气及PLC控制（第三版） 课件 课题5 Z3040型摇臂钻床的电气控制

【项目分析】

认识普通机床的主要结构，读懂普通机床电气控制电路，掌握普通机床电气控制电路的调试方法，并能够排除机床电路常见的电气故障。项目2

机床电气控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【学习目标】应知1.了解普通机床的基本结构、运动形式、电力拖动的形式与控制要求。2.掌握普通机床电气控制电路的组成、工作过程及工作原理。应会1.掌握普通机床电气控制电路的调试方法。2.学会排除普通机床电气控制电路常见的电气故障。项目2

机床电气控制机床电气及PLC控制高等教育出版社任务2.3Z3040型摇臂钻床的电气控制项目2

机床电气控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【新课导入】

1.简略复习教材“任务2.2”的内容。2.简略介绍本次课（任务2.3）的主要教学内容与3学时的教学安排。

一、摇臂钻床的主要结构和运动形式

钻床是一种专门进行孔加工的机床，主要用于钻孔，还可以进行扩孔、铰孔和攻丝等。钻床的主要类型有：台式钻床、立式钻床、卧式钻床、深孔钻床和多轴钻床等，摇臂钻床是立式钻床中的一种，可用于加工大中型工件。Z3040型摇臂钻床的摇臂松开→升降→夹紧功能，是由电气－液压－机械装置来实现的，因此其电气控制电路有一定的特点。Z3040型摇臂钻床型号的含义为：

【基础知识】摇臂钻床机床电气及PLC控制高等教育出版社一、摇臂钻床的主要结构和运动形式

摇臂钻床的结构示意图如图2-8所示，其主要结构包括底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台。加工时，工件可装在工作台上，如工件体积较大，也可直接装在底座上；钻头装在主轴上并由主轴驱动旋转，由于其加工的特点，要求主轴有较宽的调速范围。主轴箱装在摇臂上，可沿摇臂的水平导轨作径向移动；摇臂的一端为套筒，套在外立柱上，由摇臂升降电动机驱动沿外立柱上下移动；而外立柱则套在内立柱上，可绕内立柱作360°回转。因此，摇臂钻床钻头的位置很容易在三维空间的各个方向上进行调整，以方便加工各种大中型工件。由此可见，摇臂钻床的主运动是主轴的旋转运动；进给运动为主轴的纵向（垂直）进给运动；而辅助运动包括：①主轴箱沿摇臂导轨的径向移动；②摇臂沿外立柱的垂直移动；③摇臂和外立柱一起绕内立柱的回转运动。

机床电气及PLC控制高等教育出版社一、摇臂钻床的主要结构和运动形式(P55)图2-8Z3040型摇臂钻床结构示意图

P55机床电气及PLC控制高等教育出版社二、摇臂钻床的电力拖动形式和控制要求

由以上对摇臂钻床机械运动的分析可见，摇臂钻床的运动部件较多，为简化传动装置，也是采用多台电动机拖动，一般有：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机。摇臂钻床对电力拖动及控制、保护的具体要求是：⒈摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，所以均由一台主轴电动机拖动，由机械传动机构实现主轴的旋转和进给。主轴的变速和反转均由机械方法实现，所以主轴电动机不需要反转和调速，也没有降压起动的要求。⒉摇臂（包括装在摇臂上的主轴箱）沿外立柱上下移动，是由一台摇臂升降电动机驱动丝杆正反转来实现的，只有一些小型的摇臂钻床才靠人力摇动丝杆升降摇臂。摇臂升降电动机要求能够正反转，直接起动。

机床电气及PLC控制高等教育出版社二、摇臂钻床的电力拖动形式和控制要求

⒊在加工位置调整好以后，在进行钻孔加工时，需要把主轴箱夹紧在摇臂上，摇臂夹紧在外立柱上。主轴、摇臂和立柱的松紧，是由液压系统实现的，因此还需要一台液压泵电动机拖动液压泵。与摇臂升降电动机一样，液压泵电动机也要求能够正反转，直接起动。⒋由一台冷却泵电动机提供冷却液。⒌各部分电路及电路之间需要

有常规的电气保护和联锁环节。

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】摇臂钻床三、

Z3040摇臂钻床电气控制电路分析

Z3040型摇臂钻床是在Z35型的基础上进行更新的系列产品，其电气控制电路有多种形式，图2-9是其中一种常见的电路，电器位置图见图2-10，电气元件的明细表见表2-11。

(P58)图2-10Z3040型摇臂钻床电气元件的位置图机床电气及PLC控制高等教育出版社(P57)图2-9Z3040型摇臂钻床电气原理图

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】摇臂钻床三、

Z3040摇臂钻床电气控制电路分析

㈠主电路

三相电源由QS1引入，由FU1作全电路的短路保护。M1为主轴电动机，由KM1控制，根据前述的电力拖动要求，M1直接起动，单向旋转。M2和M3分别为摇臂升降电动机和液压泵电动机，分别由KM2和KM3、KM4和KM5控制正反转。M4为冷却泵电动机，直接由转换开关QS2控制。M1和M3分别由KR1、KR2作过载保护，M2是短时工作制，M4则由于容量较小，所以均不需要过载保护。

㈡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。Z3040型摇臂钻床电路M1、M4的控制比较

简单，读者完全可以自行分析，下面主要介绍M2和M3、YV的控制原理：机床电气及PLC控制高等教育出版社三、

Z3040摇臂钻床电气控制电路分析

⒈摇臂升降的控制

Z3040型摇臂钻床摇臂的升降由M2作动力，SB3和SB4分别为摇臂升、降的点动按钮（装在主轴箱的面板上，其安装位置可见图1-13），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－机械系统（M3与YV）的控制配合进行的。机床电气及PLC控制高等教育出版社三、

Z3040摇臂钻床电气控制电路分析

下面就以摇臂的上升为例，用流程图分析控制的全过程：

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Z3040摇臂钻床电气控制电路分析

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停机后，延时1～3s再起动M3将摇臂夹紧，其延时时间视从M2停机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SQ1实现，SQ1有

两对动断触点：SQ1-1(5-6)实现上限位保护，SQ1-2(7-6)

实现下限位保护。机床电气及PLC控制高等教育出版社三、

Z3040摇臂钻床电气控制电路分析

⒉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点动M3的过程中，电磁阀YV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动作，其动断触点(201-202)断开而动合触点(201-203)闭合，指示灯HL1灭HL2亮；反之，在松开时SQ4复位，HL1亮而HL2灭。HL3为主轴旋转指示灯。

㈢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，信号指示灯的工作为6V，均由控制变压器TC提供。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤步骤一：器材准备

按表2-12准备完成本任务所需的器材和设备。（P58）表2-12完成任务2.3所需设备、工具、器材明细表机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤二：熟悉钻床的运动形式和电气控制电路

对照图2-9和图2-10，结合对Z3040型摇臂钻床的现场学习，领会摇臂钻床电气控制的要求和电路的原理，主要领会：

⑴拖动电动机的用途、运行方式（起动、停止）和控制要求；

⑵对电动机和电路的保护电器和保护作用。填写表2-13。2.可在教师指导下对摇臂钻床进行操作，观察摇臂钻床的主要结构和运动形式，了解摇臂钻床的各种工作状态和操作方法。3.对照图2-9和图2-10，熟悉钻床电气元件的实际位置和走线情况。

P61机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

P61表2-13钻床学习记录表机床电气及PLC控制高等教育出版社机床名称(型号)

机床主要功能

电力拖动系统的组成电动机名称安装位置起动方式是否需要反转电气调速方式电气制动方式

观察该机床的运行方式和操作过程的记录

其他记录(如电器的名称、安装位置、操纵方法等)

工作步骤步骤三：钻床常见电气故障的诊断与排除

可预先设置故障进行检修，将情况记录于表2-14中。P62表2-14钻床常见电气故障诊断与排除记录表机床电气及PLC控制高等教育出版社故

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【学习记录与分析】

完成