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钻床的电气控制

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钻床的电气控制的内容简介:

钻床的电气控制
摇臂钻床的电气控制线路
一、摇臂钻床概述
钻床是一种孔加工机床,可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。钻床的种类很多,有台钻、立钻、卧钻、专门化钻床和摇臂钻床等。在各类钻床中,摇臂钻床操作方便、灵活,使用范围广,具有典型性,特别适于在单件或批量生产中加工多孔的大型零件。
1.摇臂钻床的主要结构及运动形式
摇臂钻床的外形如图4-10所示。它主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、下作台等组成。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。当夹紧装置松开时,外立柱可绕着固定的内立柱回转360o,夹紧装置夹紧时,则不能转动。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,但两者不能作相对移动,所以摇臂将与外立柱一起相对内立柱回转。摇臂沿外立柱上下移动后,也由夹紧装置将其夹紧。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。
摇臂钻床主轴的旋转为主运动,主轴轴向运动为进给运动,辅助运动包括摇臂沿外立柱的垂直运动,主轴箱沿摇臂径向水平移动,摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动。
外立柱、摇臂和主轴箱的运动,它们都有夹紧装置和固定位置。摇臂的升降及夹紧、放松由一台异步电动机拖动,摇臂的回转和主轴箱的径向移动采用手动,立柱的夹紧、松开由一台电动机拖动一台齿轮泵供给夹紧装置所用的。
压力油来实现,同时通过电气联锁装置来实现主轴箱的夹紧与放松。摇臂钻床的主轴旋转和摇臂升降不允许同时进行,以保证安全生产。

2.摇臂钻尿的电力施动特点及其控制要求
(1)由于摇臂钻床的运动部件较多,为简化传动装置,使用多电机拖动,主电动机承担主钻削及进给任务,摇臂升降及其夹紧放松、立柱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。从结构上看,主轴变速机构与进给变速机构应该放在一个变速箱内,而且两种运动由一台电动机拖动是合理的。
(3)为了加工螺纹,主轴要求正反转。摇臂钻床的正反转一般用机械方法实现,即靠摩擦离合器实现,或由液压系统实现,电动机只需单方向旋转。
(4)摇臂沿外立柱的升降由电动机拖动,外立柱沿内立柱的回转运动则是由外力作用控制的,但必须先将外立柱放松。
(5)应具有相应的联锁与保护装置。

二、Z35型摇臂钻床
Z35型摇臂钻床是最常用的立式钻床,适用于成批生产时加工多孔的大型零件。Z35型摇臂钻床型号意义如下:
1.主电路分析
Z35摇臂钻床共有4台电动机。M1为冷却泵电动机。M2为主电动机,由接触器KM1控制,只要求单向旋转,M2安装在主轴箱顶部,带动主轴及进给传动系统,主轴正反转由机械手柄操作。M3为摇臂升降电动机,由接触器KM2和KM3控制其正反转,实现摇臂的升降。M4是控制立柱的夹紧与放松,由接触器KM4和KMS控制其正反转,实现立柱的夹紧或放松。
由于摇臂要绕立柱转动,因此安装在回旋部件上的电动机M2,M3,M4及其他电气设备的电源,是通过装在摇臂升降机体壳上的汇流环W来供电和接地的(M2安装在主轴箱顶部,M3和M4安装在立柱顶部)。
2.控制线路分析
变压器TC将380V交流电变成220V作为控制电源,另一个副边绕组为局部照明灯提供36V电源。
Z35钻床采用十字开关操作,这样操作起来方便,而且能实现各运动间的互锁保护。十字开关由4个微动开关和操作手柄组成,塑料盖板上有十字形孔槽。
(1)零压保护。KV为零压继电器,首先合上电源开关QS1,然后把十字手柄扳到左边,这时SA1受压闭合,KV得电并自锁。此时即使将SA1分断,KV线圈也能依靠其自锁触点的闭合而保持通电,因此一旦电源断电,就能起到零压保护的作用。
(2)主轴电动机的控制。将手柄扳向右方,这时SAE闭合,接触器KM1的线圈通过KV的常开触点及SA2触点得电,主轴电动机M2启动。将十字开关扳回中间位置时,SA2分断,接触器KM1断开,电动机M2停止运行
(3)摇臂升降控制。摇臂升降前必须将夹紧装置放松,升降完毕后又必须夹紧,这个过程必须是自动完成的。
(4)立柱的夹紧与放松控制。由KM4和KMS来控制电动机M4,实现立柱的夹紧与放松,立柱的夹紧、放松属短时操作,因此采用点动控制。当需要让摇臂回转时,必须将夹紧装置放松,推动摇臂,才可以实现摇臂与外立柱一起绕内立柱转动。不做回转运动时,应保持内、外立柱之间是夹紧的。
(5)冷却泵控制。当需要冷却液时,合上c}s2,电动机M1启动,送出冷却液。
(6)照明线路。变压器TC供应36V安全电压给照明电路,SA5作为接通或断开照明电路的开关,熔断器FU3作短路保护。
3.保护环节
FU1实现总的短路保护,FU2用作M3和M4的短路保护。FR用作主电动机M2的过载保护,其余电动机为短时工作,所以不设过载保护。
4.电气线路常见故障分析
(1)主轴电动机不能启动。首先检查熔断器FU1的熔丝是否熔断,其次检查十字开关的位置是否能压动微动开关,微动开关的触点是否完好,接触器KM1的触头接触是否良好。此外,连接导线的螺钉松动,电网电压过低,使得零压继电器KV不能吸合也是造成电动机无法启动的原因。
(2)摇臂升降失灵
①摇臂上升或下降后,不能完全夹紧。主要原因是位置开关SQ2的位置调整不当,S02-1或S02-2过早分断,使得摇臂还没有完全夹紧时就停止了夹紧动作
②摇臂上升或下降时不能及时停止。出现这种故障的原因,也是由于位置开关SQ2位置不当所引起的。例如,在十字开关扳到向下位置时,KM3吸合,电动机反转,首先松开夹紧装置,并压合位置开关SQ2使SQ2-1闭合,为下降后的夹紧做准备。但如果SQ2的位置不当,反而使SQ2-2闭合,这样,当十字开关扳回到中间位置时,KM3通过SQ2-2继续通电,使摇臂一直下降,即使到下限保护开关SQ1断开时,仍不能停下。一旦发生这种现象,必须立刻关断电源开关QS1,使机床断电,重新调整位置开关后再运行使用。
③摇臂升降电动机反复正、反转,不能停止。出现这一现象的原因是位置开关SQ2的两对触点的动触点位置太近,没有足够的间隙。当上升运动完成后,将十字开关扳回中间位置,KM2断电,由于SQ2-2闭合,因此KM3吸合,电动机M3反转,摇臂夹紧,同时带动齿轮使SQ2-2分断,KM3释放。但由于惯性作用,SQ2开关的机械部分在撞击SQ2-2的动触点使其分断后,又撞击SQ2-1的动触点使SQ2-1闭合。这样KM2又通电,M3又正转起来。如此循环,使夹紧、放松动作不停地重复摇臂的升、降、夹紧、放松是由电气和机械相互配合实现的,在维修时,要对电气和机械部分都加以检查。

(3)立柱夹紧与松开失灵。按钮SB1,SB2接触不良,或者是接触器KM4,KMS的常闭触头接触不良,主电路熔断器FU1,FU2熔断等,都会导致立柱松紧电动机M4不能启动,从而造成立柱控制的失灵

三、Z3040型摇臂钻床
Z3040型摇臂钻床是在Z35型摇臂钻床基础上的更新产品。它取消了Z35钻床汇流环供电方式,改为直接由机床底座进线,由外立柱顶部引出再进入摇臂后面的电气壁完。对内、外立柱,主轴箱及摇臂的夹紧和放松及其他一些环节,采用了先进的液压技术。其电气控制线路见图4-12。
1.液压系统介绍
Z3040摇臂钻床有两套液压控制系统,一个是操纵机构液压系统,另一个是夹紧机构液压系统。
操纵机构液压系统安装在主轴箱内,实现主轴正反转、停车制动、空挡、预选及变速控制。它的液压泵由主轴电动机M1拖动。主轴电动机启动后,将操纵手柄置于相应位置(5个位置)时,通过液压油阀使压力油作相应的分配,液压系统就能实现对主轴的相应操作。
2.电气控制线路分析
(1)主电路分析。主轴电动机M1为单方向旋转,由接触器KM1控制。主轴的正反转由机床液压系统操纵机构配合正反转摩擦离合器实现,并由热继电器FR1作电动机过载保护。摇臂升降电动机M2由正、反转接触器KM2,KM3控制实现正反转。
(2)主轴电动机的控制。按钮sBI,sB2与接触器KM1构成主轴电动机的单方向旋转控制电路。M1启动后,指示灯HL3亮,表示主轴电动机在旋转
(3)摇臂升降的控制。摇臂的升降、松开与夹紧是一套连贯的动作,需要电动机与夹紧机构液压系统紧密配合。按钮SB3,SB4及正、反转接触器KM2,KM3组成具有双重互锁的电动机正、反转点动控制电路,控制摇臂的上升、下降。控制液压泵电动机的接触器KM4,KMS与电磁阀YA相配合,完成摇臂的夹紧与放松。KMS通电、YV断电时,摇臂夹紧,KM4,YV通电时,摇臂松开。
(4)主轴箱、立柱放松与夹紧的控制。主轴箱和摇臂之间、外立柱和内立柱之间的夹紧与放松是同时进行的。主轴箱、立柱的夹紧与放松也是由液压泵电动机的转向与电磁阀相配合来实现的。
(5)联锁、保护环节。熔断器FU1作为总电路和电动机M1,M4的短路保护。熔断器FU2为电动机M2,M3及控制变压器T一次侧的短路保护。熔断器FU3为照明电路的短路保护。热继电器FR1,FR2为电动机M1,M3的长期过载保护。
组合开关SQ1为摇臂上升、下降的极限位置保护,行程开关SQ2实现摇臂松开到位与开始升降的联锁,SQ3实现摇臂完全夹紧与液压泵电动机M3停止旋转的联锁。时间继电器KT实现摇臂升降电动机M2断开电源待惯性旋转停止后再进行摇臂夹紧的联锁,摇臂升降电动机M2正反转具有双重互锁。SBs与SB6常闭触点接入电磁阀YV线圈电路实现在进行主轴箱与立柱夹紧、放松操作时,压力油不能进入摇臂夹紧油腔的联锁。

3.照明与信号指示电路
HL1为主轴箱、立柱松开指示灯,灯亮表示已松开,可以手动操作主轴箱沿摇臂水平移动或摇臂回转。HL2为主轴箱、立柱夹紧指示灯,灯亮表示已夹紧,可以进行钻削加工HL3为主轴旋转工作指示灯。
照明灯EL由控制变压器T供给36V安全电压,经开关SA2操作实现钻床局部照明。


4.常见故障分析
(1)摇臂不能上升(或下降)。摇臂移动的前提是摇臂首先要完全松开,压下SQ2,KM4线圈断电,KM2线圈得电,M3停转而M2启动。此时摇臂方可上升。若SQ2位置改变,造成活塞杆压不上SQ2,I}M2不能吸合,升降电动机不能得电旋转,摇臂不能上升有时也会出现液压系统发生故障,如液压泵卜死、不转,油路堵塞或气温太低时油的钻度增大,使摇臂不能完全松开,活塞杆也就压不下SQ2,摇臂也不能上升。另外,电动机M3电源相序接反,当按下SB3摇臂上升按钮时,液压泵电动机反转,使摇臂夹紧,压不上SQ2,摇臂也就不能上升或下降了。

Z35型摇臂钻床电气控制线路的检修
一、训练目的
掌握Z35型摇臂钻床电气控制线路的故障分析和检修方法。
二、训练器材
(1)工具:电工绝缘鞋、低压验电笔、电工尖嘴钳、电工钢丝钳、平口及十字电工用螺钉旋具、剥线钳、电工刀。
(2)仪表:万用表、兆欧表、钳形电流表。
技能训练
三、训练步骤
(1)参照电气原理图、电器位置图和机床接线图,熟悉电器元件的分布位置和走线情况。
(2)在教师的指导下对Z35型摇臂钻床进行操作,了解钻床的各种工作状态及操作方法。
(3)检修步骤如下:
①用通电试验法观察故障现象。
②根据故障现象,依据电路图用逻辑分析法确定故障范围。
③采取正确的检查方法查找故障点,并排查故障。
④检修完毕进行通电试验,并做好维修记录。

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