Z3040型摇臂钻床控制电路优化方案

钻床是一种用途广泛的通用机床，有立式钻床、卧床钻床、深孔钻床、多钻头钻床及专用钻床等。钻床用于钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等基本加工。增加某些辅助设备，还可以镗孔。Z3040型摇臂钻床是最常用的立式钻床，适用于成批生产加工多种孔径的大型零件。如图5-14所示为Z3040型摇臂钻床的电气控制电路。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。

图5-14 Z3040型摇臂钻床电气控制电路

主轴箱上装有4个按钮SB₂、SB₁、SB₃与SB₄，它们分别是主电动机起动、停止按钮，摇臂上升、下降按钮。主轴箱转盘上的两个按钮SB₅、SB₆分别为主轴箱及立柱松开按钮和夹紧按钮。转盘为主轴箱左右移动手柄，操纵杆则操纵主轴的垂直移动，两者均为手动。主轴也可进给。

1.主电路分析

三相电源由低压隔离开关QS控制。

M₁为单向旋转，由接触器KM₁控制。主轴的正反转是由另一套主轴电动机拖动齿轮泵送出液压油的液压系统，经“主轴变速、正反转及空档”操作手柄来获得的。M₁由热继电器FR₁作过载保护。M₂由正反转接触器KM₂、KM₃控制实现正反转，因摇臂移动是短时的，不用设过载保护，但其与摇臂的放松与夹紧之间有一定的配合关系，这由控制电路去保证。

M₃由接触器KM₄、KM₅控制实现正反转，设有热继电器FR₂作过载保护。

M₄的功率较小，由开关SA₁控制其起动和停止。

2.控制电路分析

（1）主轴电动机控制

由按钮SB₂、SB₁与接触器KM₁构成主轴电动机起动一停止控制电路，M₁起动后，指示灯HL₃亮，表示主轴电动机在旋转。

（2）摇臂升降及夹紧、放松控制

摇臂钻床工作时摇臂应夹紧在外立柱上，发出摇臂移动信号后必须先松开夹紧装置，当摇臂移动到位后，夹紧装置再将摇臂夹紧。该电路能自动完成这一过程。

由摇臂上升按钮SB₃、下降按钮SB₄。及正反转接触器KM₂、KM₃组成具有双重联锁的电动机正反转点动控制电路。由于摇臂的升降控制必须与夹紧机构液压系统密切配合，所以与液压泵电动机的控制密切相关。液压泵电动机正反转由正反转接触器KM₄、KM₅控制，拖动双向液压泵，送出液压油，经二位六通阀送至摇臂夹紧机构实现夹紧与放松。下面以摇臂上升为例分析摇臂升降及夹紧、放松的控制。

按下摇臂上升点动按钮SB₃，时间继电器KT通电吸合，瞬动常开触头KT（13—14）、KT（1—17）闭合，前者使KM₄线圈通电吸合，后者使电磁阀YV线圈通电。于是液压泵电动机M₃正转起动，拖动液压泵送出液压油，经二位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，使摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压动行程开关SQ₂，其常闭触头SQ₂（6—13）断开，接触器KM₄断电释放，液压泵电动机停止旋转，摇臂维持在松开状态；SQ₂常开触头SQ₂（6—7）闭合，使KM₂线圈通电吸合，摇臂升降电动机M₂起动旋转，拖动摇臂上升。当摇臂上升到预定位置，松开上升按钮，KM₂、KT线圈断电，M₂依惯性旋转至停止，摇臂停止上升。经延时一定时间后，KT（17—18）闭合，KM₅线圈通电，使液压泵电动机M₃反转，触头KT（1—17）断开，电磁阀YV断电。送出的液压油经另一条油路流入二位六通阀，再进入摇臂夹紧油腔，反向推动活塞与菱形块，使摇臂夹紧。值得注意的是，在KT断电延时的1～3s时间内，KM₅线圈仍处于断电状态，而YV仍处于通电状态，这段延时就确保了横梁升降电动机在断开电源后依惯性旋转经1～3s完全停止旋转后，才开始摇臂的夹紧动作，所以KT延时长短依M₂电动机切断电源到完全停止的惯性大小来调整。(www.xing528.com)

当摇臂夹紧后，活塞杆通过弹簧片压动行程开关SQ₃，使SQ₃（1—17）断开，KM₅线圈断电，M₃停止旋转，摇臂夹紧完成。摇臂夹紧的行程开关SQ₃应调整到摇臂夹紧后能够动作，若调整不当，摇臂夹紧后仍不能动作，会使液压泵电动机M₃长期工作而过载。为防止由于长期过载而损坏液压泵电动机，电动机M₃虽短时运行，也仍采用热继电器作过载保护。

摇臂升降的极限保护由组合开关SQ₁实现。SQ₁有两对常闭触头，当摇臂上升或下降到极限位置时相应常闭触头断开，切断对应的上升或下降接触器（KM₂或KM₃）线圈电路，使M₂停止，摇臂停止移动，实现极限位置保护。此时可按下反方向移动起动按钮，使M₂反向旋转，拖动摇臂反向移动。

（3）主轴箱与立柱的夹紧、放松控制

立柱与主轴箱均采用液压操纵夹紧与放松，两者是同时进行的，工作时要求二位六通阀YV不通电。松开与夹紧分别由松开按钮SB₅和夹紧按钮SB₆控制，指示灯HL₁、HL₂指示其动作。

按下松开按钮SB₅时，KM₄线圈通电吸合，电动机M₃正转，拖动液压泵送出液压油，此时电磁阀线圈YV不通电，其提供的高压油经二位六通电磁阀到另一条油路，进入立柱与主轴箱松开油腔，推动活塞和菱形块使立柱和主轴箱同时松开。当立柱与主轴箱松开后，行程开关SQ₄不受压而复位，触头SQ₄（101—102）闭合，指示灯HL₁亮，表明立柱与主轴箱已松开。于是可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动。当移动到位。按下夹紧按钮SB₆时。KM₅线圈通电吸合，M₃电动机反转，拖动液压泵送出液压油至夹紧油腔，使立柱与主轴箱同时夹紧。当确已夹紧，压下SQ₄，触头SQ₄（101—102）断开，HL₁灯灭，触头SQ₄（101—103）闭合，HL₂灯亮，指示立柱与主轴箱均已夹紧，可以进行钻削加工。

（4）冷却泵电动机M₄的控制

M₄电动机由开关SA₁手动控制，进行单向旋转。

（5）联锁与保护环节

SQ₁行程开关实现摇臂上升与下降的限位保护。SQ₂行程开关实现摇臂松开到位，开始升降的联锁。SQ₃行程开关实现摇臂完全夹紧，液压泵电动机M₃停止运转的联锁。KT时间继电器实现升降电动机M₂断开电源、待M₂停止后再进行夹紧的联锁。M₂电动机正反转具有双重联锁，M₃电动机正反转具有电气联锁。

SB₅、SB₆立柱与主轴箱松开、夹紧按钮的常闭触头串接在电磁阀YV线圈电路中，实现立柱与主轴箱松开、夹紧操作时，液压油只进入立柱与主轴箱夹紧油腔而不进入摇臂夹紧油腔的联锁。

熔断器FU₁～FU₅实现电路的短路保护。热继电器FR₁、FR₂为电动机M₁、M₃的过载保护。

3.照明与信号指示电路分析

HL₁为主轴箱与立柱松开指示灯，灯亮表示已松开，可以手动操作主轴箱沿摇臂移动或推动摇臂回转。

HL₂为主轴箱与立柱夹紧指示灯，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口EL机床局部照明灯，出控制变压器TC供给24V安全电压，由手动开关SA₂控制。