z3040摇臂钻床

沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计用纸

北方科技学院

课程设计任务书

北方科技学院机械设计制造及自动化专业

专业方向班级学生

一、课程设计名称：机电传动与控制课程设计

二、课程设计题目：某摇臂钻床电气控制系统设计

三、课程设计时间：年月日至年月日

四、课程设计原始数据和要求

1、设备机械部分运动说明

摇臂钻床的运动分为主运动、进给运动和辅助运动。

（1）主运动为主轴的旋转运动；

（2）进给运动为主轴的纵向移动；

（3）辅助运动包括：摇臂沿外立柱的垂直移动、主轴箱沿摇臂的径向移动、摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动。

2、设备电气控制要求及技术参数

（1）主运动和进给运动由一台三相异步电动机拖动，为适应多种加工方式的要求，主运动和进给运动应有较宽的调速范围，主轴的低速运动主要用于攻螺纹、扩孔、铰孔等工艺。摇臂钻床的调速通过三相异步电动机和变速箱来实现；

（2）加工螺纹时，要求主轴能正反转，主轴的正反转是通过机械转换来实现的，主电动机只有一个旋转方向；

（3）摇臂的升降由一台异步电动机拖动，必须有正反转；

（4）钻削加工时，要求主轴箱紧固在导轴上，外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，这些运动部件的夹紧与放松是通过电动机拖动一

台齿轮泵供给夹紧装置所需要的压力油。而摇臂的回转和主轴箱的左

右移动采用手动；

（5）加工时，需要对刀具和工件进行冷却，冷却泵由专门电动机拖动；

（6）照明电源24V。

电机参数：主电机M1 5KW 380V 1430r/min

升降电机M2 2.2KW 380V 1410r/min

液压泵电机M3 0.75KW 380V 2790r/min

冷却泵电机M4 0.09KW 380V 2790r/min

五、课程设计的主要内容

1、分析设备的电气控制要求，制定设计方案、绘制草图；

2、进行电路计算，选择元器件，并列出元器件目录表，绘制电气原理图（包括

主电路和控制电路）；

3、通电调试、故障排除、任务验收，编写设计说明书

六、课程设计时间安排

七、要求

1、独立完成课程设计内容，保证工作时间，工作认真；

2、遵守课程设计各项规章制度；

3、通过课程设计初步掌握常用电气设备电气控制系统的设计方法，具有设计

简单设备电气控制系统的能力；

4、设计的电气控制线路图应符合国家标准或相关标准；

5、课设说明书要叙述清楚、逻辑严谨、计算准确、书写工整、规范，符合有

关规定。

八、主要参考资料

1、齐占庆主编. 机床电气控制技术. 北京: 机械工业出版社，1999

2、邓星中主编. 机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社，2001

3、齐占庆. 王振臣主编. 电器控制技术. 北京：机械工业出版社, 2002

4、陈远龄. 机床电气自动控制. 重庆：重庆大学出版社，1997

5、付家才主编电气控制工程实践技术北京：化学工业出版社，2003

6、《实用机械电气技术手册》编委会. 实用机械电气技术手册. 济南：三东科学技术出版社，1994

7、数字化手册编委会编机械设计手册（软件版）.V3.0，北京：机械工业出版社

8、戴曙主编. 金属切削机床. 北京：机械工业出版社，1993

指导教师：年月日

负责教师：年月日

学生签名：年月日

目录

摘要 (1)

Z3040型摇臂钻床的主要结构及设计要求 (2)

摇臂钻床电气拖动特点 (3)

电动机的选择 (4)

夹紧机构液压系统设计 (4)

电气控制线路图的设计 (4)

电器元件的选择 (5)

绘制电器元件布置图 (9)

主要线路的工作情况 (10)

检查和调整电器元件 (12)

电气控制柜的安装配线 (12)

电气控制柜的安装检查 (13)

电气控制柜的调试 (13)

电气控制电路常见故障分析 (14)

结论 (15)

参考文献 (16)

摘要：

本论文主要讲述了Z3040摇臂钻床电气控制系统从原理图设计到最终电气控制柜安装和调试及常见故障分析与排除的整个过程。而且在本论文中，对Z3040摇臂钻床的工作原理和电气控制及液压系统做了进一步的分析，清晰的说明了各电器元件在电气控制电路中的重要作用以及如何选取这里面用的低压电器。同时，该设计充分合理的利用了交流接触器的辅助触头，对电器加以控制。

一、Z3040摇臂钻床的主要结构及设计要求

1、主要结构

Z3040摇臂钻床是一种用途广泛的万能机床，适用于加工中小零件，可以进行钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及改螺纹等多种形式的加工，增加适当的工艺装备还可以进行镗孔。主要有底座、内外立柱、摇臂、主轴箱、主轴及工作台等部分组成。最大钻孔直径为40mm ，跨距最大1200mm,最小300mm 。 2、摇臂钻床主要运动形式为： （1）主轴带刀具的旋转与进给运动

主轴的转动与进给运动有一台三相交流异步电动机（3kw ）驱动，主轴的转动方向由机械及液压装置控制。

（2）各运动部分的移位运动

主轴在三维空间的移位运动有主轴箱沿摇臂方向的水平移动（平动）；摇臂沿

Z3040摇臂钻床结构示意图 1底座 2内立柱 3、4外立柱 5摇臂 6主轴箱 7主轴 8工作台

外立柱的升降运动（摇臂的升降运动由一台1.1kw笼型三相异步电动机拖动）；外立柱带动摇臂沿内立柱的回转运动（手动）等三种，各运动部件的移位运动用于实现主轴的对刀移位。

（3）移位运动部件的夹紧与放松

摇臂钻床的三种对刀移位装置对应三套夹紧与放松装置，对刀移动时，需要将装置放松，机加工过程中，需要将装置夹紧。三套夹紧装置分别为摇臂夹紧（摇臂与外立柱之间）；主轴箱夹紧（主轴箱与摇臂导轨之间）；立柱夹紧（外立柱和内立柱之间）。通常主轴箱和立柱的夹紧与放松同时进行。摇臂的夹紧与放松则要与摇臂升降运动结合进行。

Z3040摇臂钻床夹紧与放松机构液压原理如下图所示。图中液压泵采用双向定量泵。液压泵电动机在正反转时，驱动液压缸中活塞的左右移动，实现夹紧装置的夹紧与放松运动。电磁换向阀HF的电磁铁YA用于选择夹紧与放松的现象，电磁铁YA的线圈不通电时电磁换向阀工作在左工位，接触器KM4、KM5控制液压泵电动机的正反转，实现主轴箱和立柱（同时）的夹紧与放松；电磁铁YA线圈通电时，电磁换向阀工作在右工位，接触器KM4、KM5控制液压泵电动机的正反转，实现摇臂的夹紧与放松。

Z3040摇臂钻床夹紧与放松机构液压原理图

3、对电气控制的要求

（1）根据工件的大小、位置及夹紧，为了减少辅助工作时间，要求配备一台