钻床电气控制电路

钻床是一种用途广泛的机床，主要用于钻削直径不大、精度要求低的孔，另外还可以用来扩孔、铰孔、攻螺纹等。钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、多轴钻床及其他专用钻床。其中摇臂钻床的主轴可以在水平面上调整位置，使刀具对准被加工孔的中心，而工件则固定不动，因而应用较广。本节以Z3040型摇臂钻床为例，分析其控制电路。

3.2.1 主要结构和运动形式

Z3040型摇臂钻床具有性能完善、适用范围广、操作灵活及工作可靠等优点，适合加工单件和批量生产中带有多孔的大型零件。Z3040型摇臂钻床一般由底座、内外立柱、摇臂和主轴箱等部件组成，如图3-4所示。主轴箱装在可绕垂直轴线回转的摇臂的水平导轨上，通过主轴箱在臂上的水平移动及摇臂的回转，可以很方便地将主轴调整至机床尺寸范围内的任意位置。为了适应加工不同高度工件的需要，摇臂可沿立柱上下移动以调整位置。

图3-4 Z3040型摇臂钻床

1—底座;2—工作台;3—主轴纵向进给;4—主轴旋转主运动;

5—主轴;6—摇臂;7—主轴箱沿摇臂水平运动;8—主轴箱;

9—内外立柱;10—摇臂回转运动;11—摇臂垂直移动

摇臂钻床具有下列运动形式:主轴的旋转主运动及轴向进给运动，主轴箱沿摇臂的水平移动，摇臂沿外立柱垂直移动以及摇臂和外立柱一起相对于内立柱的回转运动。主轴箱沿摇臂的水平移动和摇臂的回转运动为手动调整。

3.2.2 电力拖动特点与控制要求

1.电力拖动

整台机床由4台异步电动机驱动，分别是主轴电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机及冷却泵电动机。主轴箱的旋转运动及轴向进给运动由主轴电动机驱动，旋转速度和旋转方向由机械传动部分实现，电动机不需变速。

2.控制要求

(1)4台电动机的容量均较小，故采用直接启动方式。

(2) 摇臂升降电动机和液压泵电动机均能实现正反转。当摇臂上升或下降到预定的位置时，摇臂能在电气或机械夹紧装置的控制下，自动夹紧在外立柱上。

(3) 电路中应具有必要的保护环节。

3.2.3 电气控制电路分析

Z3040型摇臂钻床的电气控制原理图如图3-5所示，使用的电器元件符号与功能说明见表3-2。其工作原理分析如下。

1.主电路分析

主电路中有4台电动机。M1是主轴电动机，带动主轴旋转和使主轴作轴向进给运动、单方向旋转。M2是摇臂升降电动机，可作正反向运行。M3是液压泵电动机，其作用是供给夹紧装置压力油，实现摇臂和立柱的夹紧和松开，电动机M3作正反向运行。M4是冷却泵电动机，供给钻削时所需的冷却液，作单方向旋转，由开关QS2控制。钻床的总电源由组合开关QS1控制。

图3-5 Z3040型摇臂钻床电气控制原理图

2.控制电路分析

1)主轴电动机M1的控制

M1的启动:按下启动按钮SB2，接触器KM1的线圈通电，位于15区的KM1自锁触点闭合，位于3区的KM1主触点接通，电动机M1旋转。M1的停止:按下SB1，接触器KM1的线圈失电，位于3区的KM1常开触点断开，电动机M1停转。在M1的运转过程中，如发生过载，则串在M1电源回路中的过载元件FR1动作，使其位于14区的常闭触点FR1断开，也可使KM1的线圈失电，电动机M1停转。

2)摇臂升降电动机M2的控制

摇臂升降的启动原理如下。按上升(或下降)按钮SB3(或SB4)，时间继电器KT得电吸合，位于19区的KT常开触点和位于23区的延时断开常开触点闭合，接触器KM4和电磁铁YA同时得电，液压泵电动机M3旋转，供给压力油。压力油经2位6通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，使摇臂松开(如图3-6所示)。松开到位时压限位开关SQ2，位于19区的SQ2的常闭触点断开，接触器KM4断电释放，电动机M3停转。同时位于17区的SQ2常开触点闭合，接触器KM2(或KM3)得电吸合，摇臂升降电动机M2启动运转，带动摇臂上升(或下降)。

图3-6 夹紧机构液压系统原理图

摇臂升降的停止原理如下。当摇臂上升(或下降)到所需位置时，松开按钮SB3(或SB4)，接触器KM2(或KM3)和时间继电器KT失电，M2停转，摇臂停止升降。位于21区的KT常闭触点经1～3s延时后闭合，使接触器KM5得电吸合，电动机M3反转，供给压力油。压力油经2位6通阀，进入摇臂夹紧油腔，反方向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。摇臂夹紧后，位于21区的限位开关SQ3常闭触点断开，使接触器KM5和电磁铁YA失电，YA复位，液压泵电动机M3停转，摇臂升降结束。

表3-2 Z3040型摇臂钻床控制电器元件符号与功能说明

摇臂升降中各器件的作用如下。限位开关SQ2及SQ3用来检查摇臂是否松开或夹紧，如果摇臂没有松开，位于17区的SQ2常开触点就不能闭合，因而控制摇臂上升或下降的KM2或KM3就不能吸合，摇臂就不会上升或下降。SQ3应调整到保证夹紧后能够动作，否则会使液压泵电动机M3处于长时间过载运行状态。时间继电器KT的作用是保证升降电动机断开并完全停止旋转后(摇臂完全停止升降)，才能夹紧。限位开关SQ1是摇臂上升或下降至极限位置的保护开关。SQ1与一般限位开关不同，其两组常闭触点不同时动作。当摇臂升至上极限位置时，位于17区的SQ1动作，接触器KM2失电，升降电动机M2停转，上升运动停止。但位于18区的SQl另一组触点仍保持闭合，所以可按下降按钮SB4，接触器KM3动作，控制摇臂升降电动机M2反向旋转，摇臂下降。反之当摇臂在下极限位置时，控制过程类似。

3)主轴箱与立柱的夹紧与放松

立柱与主轴箱均采用液压夹紧与松开，且两者同时动作。当进行夹紧或松开时，要求电磁铁YA处于释放状态。

按松开按钮SB5(或夹紧按钮SB6)，接触器KM4(或KM5)得电吸合，液压泵电动机正转或反转，供给压力油。压力油经2位6通阀(此时电磁铁YA处于释放状态)进入立柱夹紧液压缸的松开(或夹紧)油腔和主轴箱夹紧液压缸的松开(或夹紧)油腔，推动活塞和菱形块，使立柱和主轴箱分别松开(或夹紧)。松开后行程开关SQ4复位(或夹紧后动作)，松开指示灯HL1(或夹紧指示灯HL2)亮。

Z3040型摇臂钻床各电器元件布置情况如图3-7所示。

图3-7 Z3040型摇臂钻床电器元件布置图