Z3040型摇臂钻床电气控制
Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造
前言1.1 随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，特别是进入80年代以来，PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。
这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器（Programmable Controller）更为合适，简称为PC，但为了与个人计算机（Persona1 Computer）的简称PC相区别，一般仍将它简称为PLC（Programmable Logic Controller）。
PLC是微机技术与传统的继电器-接触器控制技术相结合的产物，其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。
根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。
继电器控制系统已有上百年历史，它是用弱电信号控制强电系统的控制方法，在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除困难，花费时间长，严重地影响工业生产。
在工艺要求发生变化的情况下，控制柜内的元件和接线需要作相应的变动，改造工期长、费用高，以至于用户宁愿另外制作一台新的控制柜。
而PLC克服了继电器-接触器控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点，并将控制器和被控对象方便的连接起来。
由于PLC是由微处理器、存储器和外围器件组成，所以应属于工业控制计算机中的一类。
对用户来说，可编程控制器是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器，可以使得设计和调试变得简单容易。
从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。
精品Z3040型摇臂钻床电气线路的改造
:用于串联电路块的并联连接。
OLD（Or Load）
OLD指令的使用
LD I0.0 A M0.0 LD I0.1 AN M0.1 OLD LDN I0.2 AN M0.2 OLD = Q0.0
LPS、LRD和LPP指令应用
LD I0.0 LPS LD M0.0 O M0.1 ALD = Q0.0 LRD
LD M0.2 A M0.3 LDN M0.4 A M0.5 OLD ALD = Q0.1
1.3.2.2摇臂钻床电气控制电路
图3-1-3
主轴箱与立柱,外立柱与内立柱间的夹紧、松开（两者同时进行）： 松开：按下SB5→KM4线圈通电→液压泵电动机M3正转，电磁铁YA线圈不通电，泵入的压力油进入主轴箱和立柱液压缸右腔→主轴箱和立柱同时松开→ 直至位置开关SQ4复位→HL1作松开状态指示，此时松开按钮SB5，放松过程结束。 夹紧：按下SB6→KM5线圈通电→液压泵电动机M3反转、YA线圈不通电，泵入的压力油进入主轴箱和立柱液压缸左腔→主轴箱和立柱同时夹紧→ 直至压下位置开关SQ4→HL2作夹紧状态指示，此时，松开按钮SB6，夹紧过程结束。
OLD指令使用说明： ① 几个串联支路并联连接时，其支路的起点以LD、LDN开始，支路终点用OLD指令。 ② 如需将多个支路并联，从第二条支路开始，在每一支路后面加OLD指令。用这种方法编程，对并联支路的个数没有限制。 ③ OLD指令无操作数。
1.3.1.4 并联电路块的串联指令
ALD（And Load）
O、ON指令使用说明： ① O、ON指令可作为一个接点的并联连接指令，紧接在LD、LDN指令之后用，即对其前面LD、LDN指令所规定的触点再并联一个触点，可以连续使用。 ② 若要将两个以上触点的串联回路和其他回路并联时，须采用后面说明的OLD指令。 ③ O、ON的操作数：I，Q，M，SM，T，C，V和S。
Z3040型摇臂钻床电气控制
1. 主电路
1. 主电路
代号 M1 M2 M3 M4 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KT SQ1-1 SQ1-2 SQ2 SQ3 QF1 QF2 QF3 QF4 QF5 名 称 主轴电动机 摇臂升降电动机 液压泵电动机 冷却泵电动机 接触器 接触器 接触器 接触器 接触器 时间继电器 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 低压断路器 低压断路器 低压断路器 低压断路器 低压断路器 规格或型号 Y2-31-4 3kW Y3-802-4 1.1 kW A1-7134 0.55kW DB-25B 120W CJ10-10 110V CJ10-10 110V CJ10-10 110V CJ10-10 110V CJ10-10 110V JS7-A 110 HZ4-22 LX5-11 LX5-11 DZ5-20/330 10A DZ5-20/330 6.5A DZ5-20/330 6.5A DZ5-20/330 2A DZ5-20/330 2A 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 用 途 带动主轴旋转 带动摇臂升降 驱动液压泵 驱动冷却泵 控制主轴电动机M1 控制M2正转 控制M2反转 控制M3正转 控制M3反转 摇臂升降时间继电器 液压分配转换开关 摇臂松夹限位 摇臂松夹限位 电源总开关和M1短路保护 M2、M3、M4短路保护 控制电路电路保护 信号灯电路短路保护 工作照明开关
动主轴旋转工作。
四、Z3040型摇臂钻床常见电气 故障分析
1.主轴电动机无法起动 2.摇臂不能升降 3.摇臂升降后不能夹紧 4.液压系统的故障
第三节 Z3040型摇臂钻床电气控制
【课堂练习】 • 针对Z3040型摇臂钻床常见故障，分析 故障产生原因。
第三节 Z3040型摇臂钻床电气控制
Z3040型摇臂钻床的电气控制
Ｚ３０４０型摇臂钻床的电气控制参考资料：/s/blog_71facf000100wd8z.html钻床是一种加工孔的机床。
它可用于钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。
钻床的种类很多，按其用途和结构可分为台式钻床、立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、多轴钻床及其他专用钻床等。
Ｚ３０４０型摇臂钻床具有操作方便、灵活、适用范围广等特点，特别适用于生产中带有多孔的大型零件的孔加工，是钻床中应用最广泛的一种机床。
下面以Ｚ３０４０型摇臂钻床为例进行分析。
一、Ｚ３０４０型摇臂钻床的主要结构及运动形式１．Ｚ３０４０型摇臂钻床的主要结构Ｚ３０４０型摇臂钻床的外形结构如图５－８所示。
它主要由内立柱、外立柱、主轴箱、摇臂、工作台和底座等部分组成。
主轴箱由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构以及机床的操作机构等部分组成，主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，内立柱固定在底座的一端，外立柱套在它的外面，并可绕内立柱回转３６０°，摇臂的一端为套筒，套装在外立柱上，不能绕外立柱转动，而只能与外立柱一起绕内立柱回转，还可借助丝杠的正、反转沿外立柱作上下垂直移动。
２．摇臂钻床的运动形式钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进给。
其运动形式如下：（１）主运动摇臂钻床的主运动是指主轴的旋转运动。
（２）进给运动摇臂钻床的进给运动是指主轴的纵向进给运动。
（３）辅助运动摇臂钻床的辅助运动是指：１）摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动；２）摇臂沿外立柱上导轨的上下垂直移动；３）主轴箱沿摇臂长度方向的左右移动。
二、Ｚ３０４０型摇臂钻床的电力拖动特点及控制要求（１）为了简化机械传动装置，摇臂钻床采用直接起动的方式起动四台电动机进行拖动：主轴电动机，带动主轴旋转；摇臂升降电动机，带动摇臂进行升降；液压泵电动机，拖动液压泵供出压力油，使液压系统的夹紧机构实现夹紧与放松；冷却泵电动机，驱动冷却泵供给机床冷却液。
（２）摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，可由一台主轴电动机拖动，并通过传动机构分别实现主轴的旋转和进给。
Z3040摇臂钻床电气控制解析
Z3040摇臂钻床 二、钻床分类
钻床按其结构形式可分为：立式钻床、台式钻床、摇 臂钻床和专门化钻床如深孔钻床等。
立式钻床 床
可调式多轴立式钻床
台式钻床摇ຫໍສະໝຸດ 钻典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床
三、运动形式及控制要求
1、摇臂钻床上运动形式有：
主运动：主轴带动钻头的旋转运动；
进给运动：钻头的上下运动；
多轴钻床及摇臂钻床等。钻削加工时，工件不动，
刀具作旋转运动和轴向进给运动。
典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床 一、钻床工艺
钻床可完成钻孔、铰孔、锪平面、攻螺纹等工作，故 要求主轴有较宽的调速范围。其加工方法及所需的运动如 图所示。
钻孔
扩孔
铰孔
攻螺纹
锪孔
刮平面
典型机床电气控制与PLC改造
KM5 ↓
—M3反转夹紧
典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床
下降： SQ3(17)↓
SB4↓ YV↓— 摇臂松开 SQ2(13)↓
M2 ↓— 摇臂下降 SB4↑
KM5 ↓—M3反转夹紧
— 摇臂下降停
SQ3(17)↓
摇臂升降都有限位保护：
SQ1—上升限位保护
SQ6—下降时限位保护
典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床
三、运动形式及控制要求
4）由一台冷却泵电动机提供冷却液。 5）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。
典型机床电气控制与PLC改造
Z3040摇臂钻床
四、电路控制分析
1、主电路
M2—摇臂升降电机， M3—液压泵电机， KM2、主KM3 控 制 ， KM4、KM5 ， 制 ， M1— 动 机控 KMl FR2过载保护 过 载 保 FR3过载保护 控 制 ， FR1 护 M4—冷却泵电机， SA1控制
Z3040型摇臂钻床的电气控制线路
Z3040型摇臂钻床的电气控制线路钻床可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔及攻丝，因此要求钻床的主运动和进给运动有较宽的调速范围。
钻床的调速一般是通过三相异步电机和变速箱来实现的，也有的是用多速异步电动机拖动以简化变速机构。
Z3040型摇臂钻床适合于在大、中型零件上进行孔加工，其运动形式有：主轴的旋转运动、进给运动、摇臂的升降运动、立柱的夹紧和放松、摇臂的回转和主轴箱的左右移动。
主轴的旋转运动和进给运动由一台异步电动机拖动，摇臂的升降由一台异步电动机拖动，摇臂、立柱和主轴箱的松夹由一台液压泵电动机拖动，摇臂的回转和主轴箱的左右移动通常采纳手动。
此外还有一台冷却泵电动机对刀具和工件进行冷却。
加工螺纹时，主轴需要正反转，该机床采纳机械变换方法来实现，故主电动机只有一个旋转方向。
此外，为保证平安生产，其主轴旋转和摇臂升降不允许同时进行。
Z3040型摇臂钻床的电气掌握线路图如图所示。
一、主电路Z3040型摇臂钻床的主电路、掌握电路和信号电路的电源均采纳自动开关引入，自动开关中的电磁脱扣作为短路爱护取代了熔断器。
主电动机M1的接通和断开由接触器KM1掌握，升降电动机M2的正反转由接触器KM2、KM3掌握，液压泵电动机M3的正反转由接触器KM4、KM5掌握。
M1和M3分别用热继电器FR1和FR2作过载爱护，升降电动机M2和冷却泵电动机M4均为短时工作，未设过载爱护。
二、掌握电路掌握电路扼电源由掌握变压器TC二次侧输出110V供电，中间抽头603对地为信号灯电源6.3V，241号线对地为照明变压器TD二次侧输出36V。
1、主电动机的旋转掌握在主电动机启动前，首先将自动开关Q2、Q3、Q4扳到接通状态，同时将配电盘的门关好并锁上。
然后再将自动开关Q1扳到接通位置，电源指示灯亮。
这时按下总启动按钮SB1，中间继电器KA1通电并自锁，为主电动机与其他电动机的启动做好了预备。
当按下主电动机启动按钮SB2时，接触器KM1线圈通电并自锁，使主电动机M1旋转，同时主电动机旋转的指示灯HL4亮。
项目四Z3040型摇臂钻床电气控制线路
通电检查法是指机床和机械设备发生电气故 障后，根据故障的性质，在条件允许的情况下， 通电检查故障发生的部位和原因。
二、一般电气故障的检修方法
1.断路故障的检修
（1）验电器检修法 （2）万用表检修法
1）电压测量法
① 分阶测量法。
图5-1 用验电器检修断路故障
② 分段测量法。
图5-2 电压的分阶测量法
正反转控制，通过液压装置和 电气联合控制
Z37摇臂钻床电气控制线路分析
项目四 Z3040型摇臂钻床电气控制线路
机械加工过程中经常需要加工各种各样的孔，钻床就是 一种用途广泛的孔加工机床。
Z4125型台式钻床
滑座式万向摇臂钻床
Z3050摇臂钻床
任务一、认识Z3040型摇臂钻床
❖ 学习目标
1、了解Z3040型摇臂钻床的用途、主要结构和运动形式
各电动机功能及控制要求
电动机名称及代号 冷却泵电动机M1
主轴电动机M2 摇臂升降电动机M3
立柱松紧电动机M4
作用 供给冷却液
拖动钻削及进给运动
拖动摇臂升降 拖动内、外立柱及主 轴箱与摇臂夹紧与放 松
控制要求
正转控制，拖动冷却泵输送冷 却液
单向运转，主轴的正反转通过 摩擦离合器实现
正反转控制，通过机械和电气 联合控制
Z3040型摇臂钻床电气控制电路图
Z3040摇臂钻床控制电路
控制电路分析 电源接触器和冷却泵的控制 按下上班，电源接触器KM吸合并自锁， 把机床的三相电源接通。按SB4，KM断 电释放，机床电源即被断开。KM吸合后， 转动SA6，使其接通，KM6通电吸合，冷 却泵电机得电运行。
• (2)主轴电动机和摇臂升降电动机控制 • 采用十字开关操作控制，控制线路中SA1a SA1b和SA1c是十字开关的三个触头。
– 摇臂升降和夹紧工作的自动循环
•
摇臂钻床正常工作时，摇臂应夹紧在立柱 上。因此，在 上升或下降时，必须先松开 夹紧装置。当摇臂上升或下降到指定位置 时，夹紧装置又须将摇臂夹紧。
• 本机床摇臂的松开，升（降）、夹紧这个过程能够自动完 成。将十字开关扳到上升位置（即向上），触头SA1b闭 合，交流接触器KM4吸合，摇臂升降电动机正转。这时候， 摇臂还不会移动，电动机通过传动机构，先使一个辅助螺 母在丝杆上旋转上升，辅助螺母带动夹紧装置使之松开。 当夹紧装置松开的时候，带动行程开关SQ2，其触头SQ2 （6—14）闭合，为接通接触器KM5做好准备。摇臂松开 后，辅助螺母继续上升，带动一个主螺母沿着丝杆上升， 主螺母则推动摇臂上升。摇臂上升到预定高度，将十字开 关扳到中间位置，触头SA1b断开，交流接触器KM4断电 释放。电动机停转，摇臂停止上升。由于行程开关SQ2 （6—14）任然闭合，所以在KM4释放后，接触器KM5即 通电吸合，摇臂升降电动机即反转，这时电动机只是通过 辅助螺母使夹紧装置将摇臂夹紧。摇臂并不下降。当摇臂 完全夹紧时，行程开关SQ2（6—14）即断开，接触器 KM5断电释放，电动机M4停止运转。
– 立柱和主轴箱的夹紧控制环节
•
机床立柱分内外两层，外立柱可以围绕内 立柱作360的旋转。内外立柱之间有夹紧 装置。立柱的夹紧和放松由液压装置进行， 电动机拖动一台齿轮泵。当电动机正转时， 齿轮泵送出压力油使立柱夹紧，电动机反 转时，齿轮泵送出压力油使立柱放松。
Z3040摇臂钻床及其电气控制分析
Z3040摇臂钻床及其电气控制分析摇臂钻床介绍摇臂钻床是一种常见的金属加工设备，也称为卧式钻床。
其主要特点是钻头能够在三维空间内活动，可以用于钻孔、铰孔、攻丝等金属加工操作。
Z3040型号摇臂钻床是一种中等规模的设备，适用于批量生产及中小型零件加工。
该型号摇臂钻床的规格参数如下：•钻孔直径：40mm•钻孔深度：200mm•最大距离：350mm•主轴锥度：MT4•主轴转速：75-1220rpm•主机电机功率：1.5KW•外形尺寸：9805201920mm摇臂钻床电气控制分析摇臂钻床的电气控制主要包括电机控制、机械限位控制、开关控制等。
其中，电机控制是最关键的部分。
电机控制Z3040型号摇臂钻床的主机电机采用交流电机。
控制电路主要包括电源接线、电机启动、运行和停止等。
电源接线摇臂钻床的电源接线通常采用三相四线制。
将三相电源线分别接到电机的U、V、W三个端子上，将电源的零线接到电机的中性点上。
电机的两端还需要接地线，以保证设备的安全使用。
电机启动摇臂钻床的电机启动通常采用星角启动控制方法。
在电机实际运行前，需要将电源接线板上的开关先拨到星形位置，之后再拨到角形位置，电机才能正常运行。
电机运行在摇臂钻床运行过程中，电机需要不断地提供动力。
若需要提高或降低电机输出功率，则需要通过变频器来调节电源电压和频率。
电机停止摇臂钻床的电机停止通常采用电磁制动器控制方法。
在电机停止后，制动器会立即对电机进行制动，防止电机惯性运动。
机械限位控制机械限位控制是摇臂钻床电气控制的一种重要控制方式。
垂直限位器摇臂钻床的钻头最多可向下垂直移动一定的距离。
当钻头下降到设定的位置时，垂直限位器将会自动触发，限制钻头的下降深度，避免设备的损坏。
水平限位器摇臂钻床的工作台可以沿水平方向移动。
设备的水平限位器主要用于控制工作台的行程，确保设备的工作范围在设定范围内，以保证设备安全运行。
开关控制开关控制是摇臂钻床电气控制中的一项基本功能。
Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计
Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计摇臂钻床是一种常见的金属加工设备，其电气控制控制系统设计的目标是实现钻床的自动化操作，提高生产效率和加工精度。
本文将从控制系统的硬件设计和软件设计两个方面进行详细介绍。
首先是硬件设计部分，摇臂钻床电气控制控制系统的核心是PLC（可编程逻辑控制器）。
PLC具有可编程、易于维护、可靠性高等特点，适用于工业控制领域。
在摇臂钻床控制系统中，PLC负责接收各种传感器信号，控制执行机构，实现钻孔深度、转速等参数的调节，并与人机界面进行通信。
其次是传感器部分。
摇臂钻床的常用传感器包括光电开关、压力传感器、位移传感器等。
光电开关可用于检测工件的位置和运动状态，压力传感器可用于检测液压和气压系统的压力情况，位移传感器可用于测量钻孔深度、升降台高度等参数。
再次是执行机构部分。
摇臂钻床的执行机构包括伺服电机、液压驱动装置等。
伺服电机可实现自动控制钻头的位置和运动速度，液压驱动装置可控制液压系统的工作压力和流量。
最后是软件设计部分，摇臂钻床电气控制控制系统的软件设计涉及编程语言和程序逻辑的设计。
一般情况下，使用的编程语言是Ladder Diagram（梯形图）。
根据摇臂钻床的实际需求，编写控制程序，实现各种功能，如自动调节钻孔深度、自动调节钻头转速等。
同时，还需要设计人机界面，用于与操作人员进行交互，实时监视机器的工作状态和参数。
综上所述，摇臂钻床电气控制控制系统的设计涉及硬件设计和软件设计两个方面，需要考虑传感器的选择和布置、执行机构的选型和控制、编程语言的选择和控制程序的编写等。
通过合理的设计，摇臂钻床电气控制系统可以实现自动化操作，提高钻床的生产效率和加工精度。
Z3040型摇臂钻床电气控制控制系统设计
湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）2014 ~ 2015 学年第二学期课程名称机电控制技术指导教师吴吉平职称教授学生姓名高东专业班级机设1204 学号1212110110题目钻床的电气控制系统设计成绩起止日期2015 年5 月28 日～2015 年6 月 3 日目录清单湖南工业大学课程设计任务书2010—2011学年第一学期机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业机设07 班级课程名称：机电控制技术设计题目：摇臂钻床的电气控制系统设计完成期限：自2015 年5 月28日至2015 年6 月 3 日共1 周指导教师（签字）：2015年6月3 日系（教研室）主任（签字）：2015年6月 3 日（课程设计名称）设计说明书（题目）摇臂钻床的电气控制系统设计起止日期：2015 年5月28日至2015 年6月3 日学生姓名高东班级机设1204学号1212110110成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2015年6月3日目录第1章《机电控制技术》课程任务书 (1)1.1设计目的 (1)1.2课程设计的基本要求 (1)1.3设计运用的基本理论 (2)1.4 课程设计任务 (3)第2章摇臂钻床简介及运动分析………………………………………2.1摇臂钻床的作用 (4)2.2摇臂钻床结构分析 (4)2.3摇臂钻床运动分析 (5)2.4摇臂钻床对控制的要求 (5)第3章控制方案设计 (6)3.1课程设计任务要求 (6)3.2设备电气控制要求3.3电动机的选择 (7)第4章电气控制线路要求 (8)4.1主电路设计 (8)4.2控制电路设计 (9)4.3 PLC编程 (10)第5章电气元件的选择 (12)5.1熔断器的选用 (13)5.2 接触器的选用 (13)5.3 热继电器的选用 (14)5.4 电气元件细表 (15)课程小结 (15)参考文献 (16)第一章、《机电控制技术》课程设计任务书：1.设计目的学习普通机床的电气控制原理图及PLC 编程在机床电气中的应用2.课程设计的基本要求1．主轴电动机控制 主轴电动机1M 为单向旋转，由按钮1SB 、2SB 和接触器1KM 实现起动和停止控制。
Z3040摇臂钻床控制电路
Z3040摇臂钻床控制电路一、实训目的1、了解Z3040摇臂钻床电路的工作原理。
2、熟悉低压电器的工作原理及构造。
3、掌握Z3040摇臂钻床故障排除方法。
二、注意事项1、ZY-Z3040摇臂钻床故障考核装置采用实际工作电路，电源均采用380V，实训中，不要用手触摸器件接线端子、测试孔，以防触电。
2、电路上电必需经过老师许可。
3、排除故障时，应在确定故障后再进行操作，ZY-Z3040A车床故障考核装置将对每次操作进行记录，操作错误将影响实训成绩。
4、发生异常时应立即按下电源控制屏紧急按钮，查明事故原因后方可上电。
三、实训内容1、Z3040摇臂钻床电路主电路参考原理图如图4.1.1所示：2、Z3040摇臂钻床电路控制电路参考原理图如图4.1.2所示：四、实验器材：万用表、Z3040摇臂钻床故障考核装置实训台1台。
五、工作原理：Z3040摇臂钻床电路主要由冷却泵电机、冷却泵电机控制、主轴电机、主轴电机控制、摇臂升降电机、摇臂升降电机控制、液压泵电机控制、照明及指示电路等部分组成。
其所实现的不同功能如下所述：电源、照明及指示电路：电源、照明及指示电路由变压器T、熔断器FU1、FU2、FU3、照明旋钮SA2、照明灯EL、松开夹紧指示灯HL1、HL2、主轴工作指示灯HL3组成，由变压器T分别提供220V控制电源、24V低压照明电源、6.3V状态指示灯工作电源。
主轴电机控制原理：主轴电机控制主要由按钮SB1、SB2、交流接触器KM1、热保护继电器FR1组成自锁电机控制电路。
SB1为停止按钮、SB2为启动控制按钮，FR1为主轴电机过热保护器；通过利用KM1的常开辅助触点自锁实现主轴电机的自锁控制。
主轴的正、反转、停车制动、空挡、预选与变速均通过一套液压系统来进行，通过主轴电机拖动齿轮泵输送压力油来实现控制，HL3为主轴电机工作指示灯，通过在HL3回中串入KM1的常开触点来控制。
摇臂升降控制：摇臂升降控制由升、降控制按钮SB3、SB4、升、降控制按钮接触器完实现控制，其中SQ1、SQ2分别为上升和下降限位行程开关，SQ3为摇臂松开到位开关；SQ4为摇臂夹紧到位开关，当摇臂夹紧时，SQ4一直处于受压状态，其常闭触点此时处于断开；在摇臂升降控制过程中，Z3040采用另一套油压控制系统来进行摇臂的夹紧和松开的控制，其压力油通过KM4、KM5对液压泵电机的正反转控制来实现输送正、反向压力油；摇臂的上升控制过程为按下SB3，SB3常闭触点断开KM3回路，实现互锁，同时由于SB3常开触点闭合，KT得电，使KT瞬动触点闭合，电源由SB3、摇臂上升限位开关SQ1、摇臂松开到位开关SQ3、KT瞬动触点、KM5常闭辅助触点使KM4得电，控制液压泵电机输入正向压力油，同时KT断电延时常闭触点立即断开KM5回路，实现冷却泵电机互锁；而KT断电延时常开触点立即闭合接通电磁阀YA，使压力油输送至摇臂松开、夹紧侧油路，控制摇臂松开、夹紧；当摇臂松开到位时，SQ3常闭触点断开KM4控制回路，液压泵电机停止正向输送压力油，同时SQ3常开触点闭合，接通KM2控制回路，摇臂电机开始正转，摇臂上升，当到达过所需位置时，松开SB3、断开KM2、KT回路、摇臂停止上升，2~3秒后，KT断电延时常闭触点闭合，KT断电延时常开触点断开，由于此时摇臂处于松开状态，SQ4常闭触点处于闭合，同时接通KM5及YA，通过液压泵反向运行输送压力油控制摇臂夹紧，当夹紧到位后，SQ4受压断开KM5、YA回路，完成摇臂上升控制。
单元三Z3040型摇臂钻床电气控制
单元三
Z3040型摇臂钻床电气控制
作用：用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多
种形式的加工。
分类：立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及
专用钻床等。
一、结构及运动形式
内外立柱 主轴箱 主轴箱沿摇臂纵向运动 摇臂 主轴 主轴旋转运动 主轴纵向进给 工作台 底座 摇臂回转运动 摇臂垂直运动
二、控制要求
运动部件较多，采用多电动机拖动。 要求主轴及进给有较大的调速范围。 主运动与进给运动由一台电动机拖动，经主轴与进给 传动机构实现主轴旋转和进给。
主轴要求正反转。由机械方法获得，主轴电动机只需 单方向旋转。
对立柱、主轴箱及摇臂的夹紧放松采用液压技术。 具有必要的联锁与保护。
三、液压系统简介
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、空档、预选及变速 。
夹紧机开主轴箱、摇臂及立柱 。
四、电气控制电路分析
主轴电动机的控制过程 摇臂升降电动机的控制过程 主轴箱与立柱的松开、夹紧控制过程
Z3040钻床电气控制系统
外立柱上
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
摇臂钻床上运动形式有：
主运动：主轴带动钻头的旋转运动；
进给运动：钻头的上下运动；
辅助运动：摇臂可沿外立柱的圆柱面上下垂直 调整位置；主轴箱可沿摇臂的导轨横向调整位置； 摇臂及外立柱绕内立柱转动至不同的位置；工作时 可以很方便的调整主轴的位置（工件不动）。
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
主轴箱与立柱的夹紧与松开控制 SQ3(17)↓
主轴箱和立柱的夹紧与松开均采用液压操纵，二 者同时进行。工作时要求电磁阀YV不通电。
SB5↓ KM4 ↓
KM4 (17) ↓
—断开KM5
KM4 (7) ↓ 主轴箱松开 立柱松开 —M3正转
后两者为手动，另外还需考虑主轴箱、摇臂、
内外立柱的夹紧和松开。
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
由于钻床的运动部件多，故采用多电动机拖动，
主运动和进给运动共用一台电动机拖动，通过机械变
速机构调节主轴转速和进刀量。
主轴正反转是通过液压油缸推动正反转摩擦离
合器进行控制的。主轴箱、摇臂、内外立柱的夹紧动
主电机控制电路
SB2↓ KM1↓ M1起动
SB1↓ KM1↑ M1停
摇臂升降及夹紧控制 摇臂升降过程是按松 开升降夹紧顺序进行 的。
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
上升： SQ3(17)↓
KT (17) ↓ 断开KM5
SB3↓ KT ↓ KT (15) ↓ KM4 ↓—M3正转
Z3040摇臂钻床电气控制线路复习过程
四、 Z3040摇臂钻床的电气原理图
五、Z3040摇臂钻床的常见故障分析
❖ 1.刚起动主轴电动机M1，熔断器FU1立即熔断 。
❖ 2.摇臂不能升降。 ❖ 3.摇臂升降后夹不紧。 ❖ 4.摇臂升降的限位开关失灵。 ❖ 5.主轴箱和立柱都不能夹紧或松开。
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
Z3040摇臂钻床电气控制线路
二、Z3040摇臂钻床的主要结构及运动形式
三、 Z3040摇臂钻床的电气控制要求
❖1.摇臂钻床运动部件较多，为简化传动装置，采用多台电 机拖动（共四台：主轴电动机、摇臂升降电动机、液压泵电 动机和冷却泵电动机）。
❖2.主轴正、反转与进给由机械方式获得，主轴电动机只需 单、反转实现，为方便摇臂 位置调整，采用点动控制。
❖4.主轴箱、立柱和摇臂的夹紧与松开所需压力油由液压泵 电动机正、反转夹紧或松开后，机械装置自锁，因此，液压 泵电动机也采用点动控制。
❖5.钻削时所需冷却液由冷却泵电动机拖动，冷却泵电动机 由手动开关直接控制其单向运行。
Z3040型摇臂钻床电气控制系统
1. 主轴旋转的控制 主轴的旋转运动由主轴电动机M1拖动，M1由
主轴起动按钮SB4、停止按钮SB3、接触器KM1实现 单方向起动、停止控制。指示灯HL4为主轴电动机 旋转指示。具体过程如下：
起动时，按起动按钮SB4→KM1得电并自锁→主触 点闭合→M1转动。
停车时，按停止按钮SB3→KM1断电释放→M1断电， 由液压系统控制使主轴制动停车。
二、Z3040型摇臂钻床的液压系统
Z3034型摇臂钻床具有两套液压系统，一套是操 纵机构液压系统，另一套是夹紧机构液压系统。前者 装在主轴箱内，用以实现主轴正反转、停车制动、空 挡、预选及变速；后者安装在摇臂背后的电器盒下部， 用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱。
1. 操纵机构液压系统 该系统压力油由主轴电动机拖动齿轮泵送出，由 主轴变速、正反转及空挡操作手柄来改变两个操纵阀 的相互位置，其中上为“空挡”，下为“变速”，里 为“反转”，外为“正转”，中间位置为“停车”。 主轴转速及主轴进给量各由一个旋钮预选，然后操作 手柄。
主轴空挡时，将操作手柄扳向“空挡”位置，这时由于两个 操纵阀相互位置改变，压力油使主轴传动系统中滑移齿轮处于 中间位置，这时可用于轻便地转动主轴。
2. 夹紧机构液压系统 主轴箱、立柱和摇臂的夹紧与松开，是由液压泵电 动机拖动液压泵送出压力油，推动活塞菱形块来实现 的，其中主轴箱和立柱的夹紧与放松由一个油路控制， 摇臂的夹紧与松开，因与摇臂升降构成自动循环，所 以由另一个油路单独控制，这两个油路均由电磁阀操 纵。 欲夹紧或松开主轴箱及立柱时，首先起动液压电动 机，拖动液压泵，送出压力油，在电磁阀操纵下，使 压力油经二通阀流入夹紧或松开油腔，推动活塞和菱 形块实现夹紧或松开。由于液压泵电动机是点动控制， 所以主轴箱和立柱的夹紧与松开是点动的。
Z3040摇臂钻床电气控制电路讲解
Z3040摇臂钻床电气控制电路讲解钻床是一种用途广泛的万能机床，可以进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修剖面等多种形式的加工。
钻床按结构形式可分为立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等，在各种钻床中，摇臂钻床操作方便，灵活，适用范围广，特别适用于单件或成批生产中带有多孔大型工件的孔加工，是机械加工中常用的机床设备。
如下图所示是典型的Z3040摇臂钻床的电气控制电路，下表格中列出了其主要电气元件。
Z3040摇臂钻床电气控制电路图Z3040摇臂钻床电气控制电路图，点击图片看大图Z3040摇臂钻床主要电器元件表：Z3040摇臂钻床电气元件表Z3040摇臂钻床电气元件表根据Z3040摇臂钻床的加工要求，应完成下列几种运动方式的控制：主运动：主轴的旋转运动及进给运动。
辅助运动：摇臂沿外立柱的垂直移动，主轴箱沿摇臂的径向移动及摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动，后者为手动。
另外还要考虑主轴箱、摇臂、内外立柱的夹紧和松开。
由于摇臂钻床运动部件较多，常采用多电机拖动。
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。
主电路分析M1为单向旋转，接触器KM1控制，主轴的正反转则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M1的长期过载保护。
M2的正反转由正反转接触器KM2、KM3控制。
控制电路保证，在操纵摇臂升降时，首先使液压泵电动机起动旋转，送出压力油，经液压系统将摇臂松开，然后才使M2起动，拖动摇臂上升或下降，当移动到位后，控制电路又保证M2先停下，再自动通过液压系统将摇臂夹紧，最后液压泵电动机才停转，M2为短时工作，不用设长期过载保护。
M3由接触器KM4、KM5实现正、反转控制，并有热继电器FR2作长期过载保护。
M4电动机容量较小，仅为0.125kW，所以由开关SA1直接控制。
控制电路分析一、主轴电动机控制：由按钮SB1、SB2与KM1构成主轴电动机的单向起动停止控制电路，M1起动后，指示灯HL3亮，表示主轴电动机在旋转。
Z3040_型摇臂钻床的电气控制
Z3040 型摇臂钻床的电气控制钻床按用途和结构可分为立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及其它专用钻床等。
一、主要结构及运动形式摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成，主运动：主轴的旋转运动；进给运动：主轴的纵向进给；辅助运动：摇臂沿外立柱垂直移动；主轴箱沿摇臂长度方向移动；摇臂与外立柱一起绕内立柱回转运动。
二、电力拖动特点及控制要求三、液压系统简介该摇臂钻床具有两套液压控制系统，一个是操纵机构液压系统；一个是夹紧机构液压系统。
前者安装在主轴箱内，用以实现主轴正反转、停车制动、空档、预选及变速；后者安装在摇臂背后的电器盒下部，用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱。
1 ．操纵机构液压系统该系统压力油由主轴电动机拖动齿轮泵供给。
主轴电动机转动后，由操作手柄控制，使压力油作不同的分配，获得不同的动作。
操作手柄有五个位置：“空档”、“变速”、“正转”、“反转”、“停车”。
2 ．夹紧机构液压系统夹紧机构液压系统压力油由液压泵电动机拖动液压泵供给，实现主轴箱、立柱和摇臂的松开与夹紧。
其中主轴箱和立柱的松开与夹紧由一个油路控制，摇臂的松开与夹紧由另一个油路控制，这两个油路均由电磁阀操纵，主轴箱和立柱的夹紧与松开由液压泵电动机点动就可实现。
摇臂的夹紧与松开与摇臂的升降控制有关。
3.3.4 电气控制电路分析１．主电路分析M1 为单方向旋转，由接触器 KM1 控制，主轴的正反转则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 作电动机长期过载保护。
M2 由正、反转接触器 KM2 、 KM3 控制实现正反转。
控制电路保证，在操纵摇臂升降时，首先使液压泵电动机起动旋转，供出压力油，经液压系统将摇臂松开，然后才使电动机M2 起动，拖动摇臂上升或下降。
当移动到位后，保证 M2 先停下，再自动通过液压系统将摇臂夹紧，最后液压泵电机才停下。
M2 为短时工作，不设长期过载保护。
M3 由接触器 KM4 、 KM5 实现正反转控制，并有热继电器 FR2 作长期过载保护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三节 Z3040型摇臂钻床电气控制
第三节 Z3040型摇臂钻床电气控制
【教学目标】 • 1．初步理解Z3040型摇臂钻床主要结构和运动形 式。 • 2．初步理解Z3040型摇臂钻床电力拖动特点及要 求。 • 3．掌握Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析。 • 4. 掌握Z3040型摇臂钻床常见电气故障。 【教学重点】 Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析。 【教学难点】 Z3040型摇臂钻床常见电气故障。
二、Z3040型摇臂钻床电力拖动特 点及要求
1. 为了简化机械传动装置，摇臂钻床采用直接 起动的方式起动四台电动机进行拖动 ； 2.摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动， 可由一台主轴电动机拖动，并通过传动机构分别 实现主轴的旋转和进给。 3. 主轴电动机和冷却泵电动机只需要正向旋转， 摇臂升降电动机和液压泵电动机，因需分别实现 升降和夹紧与放松，要求能正反向旋转。 4. 应具备完善的保护环节和照明电路。
1. 主电路
代号 YV KV SA1 SA2 FR1 FR2 TC SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 名 称 电磁铁 继电器 转换开关 转换开关 热继电器 热继电器 控制变压器 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 规格或型号 MFJ1-3 110V JZ7-44 110V HZ5-10 LW6-2/8071 JR0-20-3 整定电流6.5A JR0-20-3 整定电流1.3A LAY3-11D LAY3-11 LAY3-11 LAY3-11 LAY3-11 LAY3-11 LAY3-11 LAY3-112S/1 LAY3-11D 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 用 途 摇臂夹紧放松 欠压保护 冷却泵电动机M4控制 主轴箱立柱松夹转换 M1过载保护 M3过载保护 控制、指示灯、照明电路 控制电路起动按钮 主轴电动机M1起动按钮 摇臂上升按钮 摇臂下降按钮 主轴箱立柱松夹按钮 主轴箱立柱松夹按钮 控制电源电路停止按钮 主轴电机停止按钮
2. 控制电路
（1）主轴电动机M1的控制
（2）摇臂升降控制
（3）主轴箱和立柱的夹紧与放松的控制 （4）保护环节
3. 照明、指示电路
机床照明和信号灯电路的电源，都由变压器TC 供给，通过控制变压器降压，分别得到照明电路安 全电压36V、指示灯电路电压63V和控制电路电压 220V。指示灯回路中，指示灯HL1灯亮表示电源 接通；指示灯HL2灯亮表示主轴箱和立柱同时处于 放松状态；指示灯HL3灯亮表示主轴箱和立柱同时 处于夹紧状态；指示灯HL4灯亮表示主轴电动机带
一、Z3040型摇臂钻床主要结构和 运动形式
1. Z3040型摇臂钻床主要结构
一、Z3040型摇臂钻床主要结构和运动 形式
2. Z3040型摇臂钻床的运动形式
（1）主运动 主轴的旋转运动 。 （2）进给运动 主轴的纵向进给 （3）辅助运动 ①摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动； ②摇臂沿外立柱上导轨的上下垂直移动； ③主轴箱沿摇臂长度方向的左右移动。
三、Z3040型摇臂钻床电气控制电 路分析
1. 主电路
（1）电源由转换开关QS引入。 （2）主电路有四台电动机：M1为主轴电动机，带动主轴作 钻孔圆周运动，它的运转和停止由接触器KM1控制；M2为摇 臂升降电动机，可进行正、反转，其运转和停止由接触器 KM2、KM3控制；M3为液压泵电动机，也可进行正、反转， 其运转和停止由接触器KM4 、KM5控制；M4为冷却泵电动机， 它的作用是不断地向工件和刀具输送切削液，以降低它们在 切削过程中产生的高温，它由转换开关SA1控制。 （3）热继电器FR1对主轴电动机M1进行过载保护；摇臂升降 电动机M2短时工作，所以不用设长期过载保护；热继电器 FR2对液压泵电动机M3进行过载保护。
动主轴旋转工ห้องสมุดไป่ตู้。
四、Z3040型摇臂钻床常见电气 故障分析
1.主轴电动机无法起动 2.摇臂不能升降 3.摇臂升降后不能夹紧 4.液压系统的故障
第三节 Z3040型摇臂钻床电气控制
【课堂练习】 • 针对Z3040型摇臂钻床常见故障，分析 故障产生原因。
第三节 Z3040型摇臂钻床电气控制
【课堂小结】 • 1、Z3040型摇臂钻床主要结构和运动形 式 • 2、Z3040型摇臂钻床电力拖动特点及要 求 • 3、Z3040型摇臂钻床的电气控制电路 • 4、Z3040型摇臂钻床常见故障分析
1. 主电路
1. 主电路
代号 M1 M2 M3 M4 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KT SQ1-1 SQ1-2 SQ2 SQ3 QF1 QF2 QF3 QF4 QF5 名 称 主轴电动机 摇臂升降电动机 液压泵电动机 冷却泵电动机 接触器 接触器 接触器 接触器 接触器 时间继电器 行程开关 行程开关 行程开关 行程开关 低压断路器 低压断路器 低压断路器 低压断路器 低压断路器 规格或型号 Y2-31-4 3kW Y3-802-4 1.1 kW A1-7134 0.55kW DB-25B 120W CJ10-10 110V CJ10-10 110V CJ10-10 110V CJ10-10 110V CJ10-10 110V JS7-A 110 HZ4-22 LX5-11 LX5-11 DZ5-20/330 10A DZ5-20/330 6.5A DZ5-20/330 6.5A DZ5-20/330 2A DZ5-20/330 2A 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 用 途 带动主轴旋转 带动摇臂升降 驱动液压泵 驱动冷却泵 控制主轴电动机M1 控制M2正转 控制M2反转 控制M3正转 控制M3反转 摇臂升降时间继电器 液压分配转换开关 摇臂松夹限位 摇臂松夹限位 电源总开关和M1短路保护 M2、M3、M4短路保护 控制电路电路保护 信号灯电路短路保护 工作照明开关
第三节 Z3040型摇臂钻床电气控制
【课后作业】 • 第五章复习思考题5-5、5-6 、5-7题