Z3040摇臂钻床电气原理图(2)
Z3040摇臂钻床
摘要随着科学技术的迅猛发展，一些价格昂贵的机床面临被淘汰的噩运，这样会造成很大的浪费，因此对传统机床进行改造是节约资源的很好方法。
本论文是研究机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题,旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。
由于PLC电气控制系统与继电器—接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。
因此，本论文对Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。
论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制系统的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。
对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器—接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，给出了相应的控制原理图。
关键词：可编程控制器、摇臂钻床、钻深精度、电气控制系统ABSTRACTThis paper is to studies the machine process in common use Z3040 in inside radial drilling machine electric control system improves problem. The aim is solving device complexity, inferior reliability and stability, malfunction analysis and trouble obviation of the traditional relay electric control system. Because of electric control system PLC there are lots of advantages which include design, install, connect the line and adjust to try workload small, the period of research and manufacture is short, reliability is high, the ability of Anti- interference is very strong, the rate of break down is low, the demand of work environment is low, maintenance convenience a series of advantage etc. Therefore, a work for to the Z3040 radial drilling machine electric control system reforming, will reforming PLC control technique application in the project, then increasing radial drilling machine’s work function. The paper introduces to the control principle of the radial drilling machine. Established the programmable controller improve the design project of electric control system of Z3040 radial drilling machine. Completed the design of the software and hardware of the electric control system, Among them include the model of PLC choice、the I/O allotment of the address、the I/O hardware connects the line diagram、PLC trapezium diagram’s design. It explains that PLC control the work process of radial drilling machine. Discussing the adoption PLC replaces the traditional ele ctric control system’s method and increases the work function of radial drilling machine, give a homologous control principle diagram.Key words: PLC、Radial drilling machine、Trapezium diagram、Electric Control System目录第一章绪论 (1)1.1本课题的选题背景和意义 (1)1.2国内外关于本课题的技术研究现状和发展动态 (2)第二章 Z3040摇臂钻床的结构原理分析 (4)2.1Z3040摇臂钻床的主要结构和运动形式 (4)2.1.1 钻床的主要结构 (4)2.1.2 钻床的运动形式 (5)第三章Z3040摇臂钻床电气控制线路工作原理 (7)第四章 PLC的基本结构 (14)4.1PLC的基本结构 (14)4.2PLC的工作过程 (16)4.2.1 输入采样阶段 (16)4.2.2 程序执行阶段 (16)4.2.3 输出刷新阶段 (17)4.3PLC型号的选择 (17)4.3.1 根据PLC的物理结构 (17)4.3.2 根据PLC的指令功能 (17)4.3.3 根据PLC的输入输出点数 (18)4.3.4 根据PLC的存储容量 (18)4.3.5 根据输入模块的类型 (18)4.3.6 根据输出模块的类型 (18)第五章 Z3040摇臂钻床控制系统的PLC改造分析 (20)5.1概述 (20)5.2改造难点分析 (20)5.3PLC的选择 (21)5.3.1 I/O分配 (22)5.3.2 PLC外部结构接线图 (22)5.3.3 梯形图 (23)5.3.4 指令 (25)结论 (26)1研究成果 (26)2不足之处 (26)致谢 (27)参考文献 (28)第一章绪论1．1 本课题的选题背景和意义Z3040摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床，它可以进行多种形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。
电力拖动项目八--Z3040型摇臂钻床电气控制电路故障维修
检查接触器KM5、电磁铁YV电路 是否正常及电动机M3是否完好， 并予以修复 检查按钮SB5、SB6和接触器KM4、 KM5是否良好，并予以修复或更 换 检查油路堵塞情况，并予以修 复
四、检查评议
归纳总结
1. Z3040型摇臂钻床是电气、机械与液压控制，在故障检修 前，必须熟悉电路的工作原理，清楚元器件位置及电路走向， 熟悉工作特点。 2. 在检测故障时注意观察机床的动作状况，注意辨别继电器 动作吸合声音以及电动机的工作声音，根据声音进行判断检 测可得到事半功倍的效果。
Z3040摇臂转床控制电路分析
按钮、接触 器双重连锁 正反转控制
Z3040型摇臂钻床电路
Z3040摇臂转床控制摇电臂路分上析升控制
Z3040型摇臂钻床电路
Z3040摇臂转床控制电路分析
Z3040型摇臂钻床电路
Z3040摇臂转床控制电路分析
YV、KM4得电， 液压泵电动机M3 旋转，送出压力 油，推动活塞和 菱形块，将摇臂
松开
Z3040型摇臂钻床电路
Z30当40摇摇臂臂完转全床松控开后制，电活路塞分杆析通
过弹簧片压到行程开关SQ2，发 出摇臂松开信号
Z3040型摇臂钻床电路
Z3040摇臂ห้องสมุดไป่ตู้床控制电路分析
Z3040型摇臂钻床电路
Z3040摇臂转床控制电路分析
KM4失电，液 压泵电动机M3停 转，摇臂维持松 开状态；KM2得 电，电动机M2起 动，摇臂上升。
泵电动机启动，送出液压油，使摇臂放松， 直到SQ2得到信号，说明摇臂已经完全放
松。
Z3040型摇臂钻床电路
Z304K0摇M摇2臂接臂放触松转器后得床，电控摇，臂制摇开臂电始升路上降升分电，动析试机分上析升摇，
Z3040摇臂钻床的plc控制
Z3040摇臂钻床的PLC 控制摇臂钻床利用旋转的钻头对工件进行加工，由底座、立柱、摇臂、主轴箱和工作台等组成。
主轴箱固定在摇臂上，可以沿摇臂径向运动。
摇臂借助于丝杠做升降运动也可以与外立柱固定在一起，沿内立柱旋转。
钻削加工时，通过夹紧机构将主轴箱紧固在摇臂上，摇臂紧固在立柱上。
Z3040钻床共有4台电动机，分别是：主轴电动机M1：提供主轴旋转的动力，由交流接触器KM1控制单向运转，热继电器FR1作过载保护，断路器QF1兼作短路保护。
摇臂升降电动机M2：提供摇臂升降的动力，由交流接触器KM2和KM3控制M2正反转，用于间歇工作未设过载保护，断路器QF3作短路保护。
液压泵电动机M3：提供液压油，用于摇臂、立柱、主轴箱的夹紧和松开，由交流接触器KM4和KM5控制M3正反转，热继电器FR2作过载保护，断路器QF3作短路保护。
冷却泵电动机M4：输送冷却液，由断路器QF2控制并兼作过载保护。
Z3040钻床辅助控制有：主轴运转指示灯、照明灯、电源指示。
一、根据控制要求，首先确定I/O 的个数，进行I/O 的分配。
本实例需要12个输入点，6个输出点，如表3-3所示。
表3-3 PLC 的I/O 配置1. 设计电路原理图时，应具备完善的保护功能，PLC 外部硬件也具备互锁电路。
2. PLC 继电器输出所驱动的负载额定电压为110V 、24V 、6V 。
3. 为了更加保证控制功能的合理性和可靠性，在输入硬接线时，将热继电器FR1和FR2的常开触头作为控制信号接入PLC ；在输出硬接线时，将热继电器FR1和FR2的常闭触头串接在各线圈的回路中。
图3-3（a） PLC系统接线原理图1 Array图3-3（b ） Plc系统接线原理图2三、安装与接线1．材料准备：根据接线原理图，列出需要的所有材料清单，如表3-4所示。
（1）选择电器元件时，要根据设备的操作任务和操作方式，确定所需元件，并考虑元件的数量、型号、额定参数和安装要求。
Z3040摇臂钻床电气原理图(2)
12345控制变压器保护QF21照明和指示灯电源主轴箱立柱SB1主电机控制起动停止横臂升降控制上升下降液压泵电机松开夹紧通电延时分配阀主轴箱立柱SA闭35XT1XT2SB413XT215XT2SQ2KM1C11XT2SB521XT217XT2SB4SB5DXT2(常开触点)延时闭合KT3E492."6XT137XT2SB639XT1XT2KT3G41XT243SQ343XT2SB6SB7KT2D49XT1XT2SA4955XT2XT357XT2XT353XT2ASB2TC4.DUV~110V241~24VXT1XT2QF3243XT5SB37XT2SQ125XT2摇臂降下限位断电延时摇臂夹紧到位(断开)SB715-60°摇臂升上限位BB摇臂松开,升降切换摇臂松开到位闭合KT2GSQ231XT2KT2HSQ4CSQ527XT2KM2D29KM5D33(常闭触点)延时闭合KT1C45KT1HKM4D断电延时型号M1容量380V220VQF1FR2Z电245XT1XT2247XT1XT2KM3D192.2FR1BXT1PEXBNXT1XT2ELXT5HL1HL2HL3KM1B1.C2."C1.C1.CB断电延时4FR2B断电延时通电延时4.CKT1B3.D4."C4.CKM2B3.C3."C3.C3.CKM3B3.C3."C3.C3.CKM4B3.C4."C3.C3.CKM5B4.C3."C4.C4.CKT2B3.C3.C4.DKT3A3.D4.CYA1YA2使用说明书第30页(3)摇臂升降按上升(或下降)按钮SB4(或SB5),时间继电器KT1吸合,使交流接触器KM4得电吸合,液压泵电机M3旋转,压力油经分配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限位开关SQ2,使交流接触器KM4失电释放,交流接触器KM2(或KM3)得电吸合,液压泵电机M3停止旋转,升降电机M2旋转,带动摇臂上升(或下降)。
Z3040(50)×16A摇臂钻床电气原理图(桂二机)2015
D
E
图号 设计
5
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1
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4
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6
-T1
-QF5
1
12
2
A
110V/100VA 3A
2 / 4.1:A A
-QF4
U 1 2 U5
2.6:A / U
-QF6
201
12
202
24V/45VA
B
3A
3A
B
2.6:A / V
V
102
6V/5VA
主电机控制主轴制动松开立柱主轴箱立柱松开夹紧摇臂上升摇臂下降夹紧立柱主轴箱主轴箱松开夹紧摇臂松开夹紧sa3位置立柱主轴箱12345678a1a2km113
1
电源开关
-SA1
L1
L1
1
2 U0
A L2
L2
3
4 V0
L3
L3
5
6 W0
PE
PE 32A
B
2
3
-QF1
56
34
12
U V W
32A
/3.6:D
立柱/主轴箱 松开/夹紧
松开夹紧
松开夹紧
桂林正菱第二机床有限责任公司 桂林第二机床厂
1
项目描述：Z3025×10A(Z3032×10)摇臂钻床电气原理图（桂二机）2010 =
页描述：控制电路
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图号 设计
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1
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(50)×16 摇臂钻床电路图(中捷 2017)
2
3
电源
2.5mm² U
A
V
W
4
U V W
246
B
-QF1
16A 断路器
135
2.5mm² A1 B1 C1
C
-QS1
25A 负载断路器
135 246
-PE
D
4mm² A B C PE
L1 L2 L3 PE
E
沈阳机床股份有限公司 中捷钻镗床厂 1
项目描述：Z3040（50）X16 摇臂钻床电路图（中捷 2017）
I5
I6
C
D 4.6:D / N
E
ALPC 230RCo
Q1
Q2
Q3
Q4
5
5
5
17
33
45
53
C
17
53
23
23
21
21
-SB4
-SB5
-KM5
-KM4
/5.2:A
24
/5.3:A
24
/5.4:D 22
/5.4:D 22
11
21
21
27
35
47 -SA
21
21
A1
A1
12
22
-KM3
-KM2
-KM4
i3sq2摇臂松开到位i1上升开关i2下降开关t4i4sq3夹紧到位i5sb6主轴箱t2q1摇臂上升或下降t4通电延时03sq2液压松开t1通电延时2sq3液压夹紧t2通电延时05st3通电延时15sq4电磁铁i6sb7立柱t3t1t2q3液压夹紧q2液压松开i1上升开关i2下降开关q2液压松开i3sq2摇臂松开到位i3sq2摇臂松开到位i4sq3夹紧到位i4sq3夹紧到位i5sb6主轴箱i6sb7立柱i4sq3夹紧到位沈阳机床股份有限公司中捷钻镗床厂z304050x16摇臂钻床电路图中捷2017部件汇总表
Z3040(50)×16 摇臂钻床电路图(中捷 2017)
C -M1 -M2
Z3050 Y112M-4 Y90L-4
-M3
Y802-4
-M4
AOB-25
-QF1
DZ47sN3D16
D -QF2;-QF3 -QF4
DZ47sN1D2 DZ47sN3D1
-QS1
JFD11-25/3
-SA
C3SS1-30B-02
-SB1
CE3T-10R-01
E -SB2;-SB8
1
2
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电源
2.5mm² U
A
V
W
4
U V W
246
B
-QF1
16A 断路器
135
2.5mm² A1 B1 C1
C
-QS1
25A 负载断路器
135 246
-PE
D
4mm² A B C PE
L1 L2 L3 PE
E
沈阳机床股份有限公司 中捷钻镗床厂 1
项目描述：Z3040（50）X16 摇臂钻床电路图（中捷 2017）
页描述：梯形图
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=
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Q1 摇臂上升或下降
A
T4 通电延时 0.3S
Q2 液压松开 B
C T1 通电延时 2S
Q3 液压夹紧
D T2 通电延时 0.5S
T3 通电延时 1.5S
Q4 电磁铁 E
图号 设计
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1
1420r/min
U3 V3 W3 PE
-M3
M
液压电机
Z3040(50)×16A摇臂钻床电气原理图(桂二机)2015
3
4
5
6
描述 机床工作灯，金属软管，E27陶瓷灯头 E27螺口白炽灯泡，电压AC24V 交流接触器，12A/5.5KW/3P+1NO，线圈110VAC; 交流接触器，9A/4KW/3P+1NC，线圈110VAC; 断电延时时间继电器，轨道安装，1NO+1NC延时触点，1NO+1NC瞬时触点 ，时间范围 0.1~10s，线圈110V/AC 电动机，4KW/8.8A/1440r/min; 电动机，3KW/6.4A/2890r/min; 冷却泵电机，380V/90w/0.31A/2860r/min，流量25L，扬程4m; 电动机，1.5KW/3.7A/1400r/min; 电动机，0.75KW/2A/1400r/min; 小型断路器，3P，32A. 分励脱扣器，110VA AC，配GSB系列断路器 电动机保护器，3P+1NO+1NC，6.3~10A 电动机保护器，3P+1NO+1NC，1.6~2.5A 小型断路器，1P,3A; 小型断路器，3P,6A; 负荷开关，3P，400V/7.5KW，Ithe 32A，60×60黄色面板，红色手柄， 无连杆。 组合开关，三极，Ue 440V，Ith 10A，Ie 4A，P 1.7KW 万能转换开关，380V，Ith 5A
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图号 设计
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元件汇总表
元件代号
型号
A
-EL
JC11-1
-EL
40W/24V
-KM1
CJX2-12/10F
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。
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。
讲Z3040型摇臂钻床的电气控制
Date: 2020/6/20
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Z3040型摇臂钻床的电气控制
立柱松开/夹紧
➢SA2扳到左侧时， 触点(57-63)接通， (57-59)触点断开。 按下按钮SB5或SB6 时使YA2通电，立柱 松开或夹紧。
主轴箱与立柱松 开/夹紧
➢SA2在中间位置时， 触点(57-59、57-63) 均接通。按下SB5或 SB6时，YA1、YA2 均通电，主轴箱和 主柱同时进行夹紧 或放松
❖夹紧机构液压系统 :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 。
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Z3040型摇臂钻床的电气控制
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
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Z3040型摇臂钻床的电气控制
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
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Z3040型摇臂钻床的电气控制
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
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Z3040型摇臂钻床的电气控制
摇臂夹紧
➢摇臂升到所需位置 时，松开按钮SB3， KM2和KT1断电， M2断电，摇臂停止 上升。当持续1~3s后， KT1的断电延时闭合 的动断触点(47-49)闭 合，KM5线圈经747-49-51号线得电， M3反转，压力油经 分配阀进入的夹紧液 压腔，摇臂夹紧。活 塞杆通过弹簧片使 SQ3的动断触点(7-47) 断开，KM5线圈断 电，M3停止，完成 摇臂的松开—上升— 夹紧动作。
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12345控制变压器保护
QF2
1照明和指示灯
电源主轴箱立柱
SB1主电机控制
起动停止横臂升降控制上升下降液压泵电机松开夹紧通电延时分配阀主轴箱立柱SA闭35
XT1
XT2SB4
13XT215XT2SQ2
KM1C
11
XT2SB5
21XT217XT2SB4SB5DXT2(常开触点)延时闭合KT
3E492."6XT137XT2
SB639XT1XT2
KT3G41XT243SQ3
43XT2SB6SB7
KT2D49XT1XT2
SA49
55XT2XT357XT2XT353XT2ASB2
TC
4.DU
V~110V
241
~24VXT1
XT2
QF3
243
XT5SB37
XT2SQ125XT2摇臂降下限位断电延时摇臂夹紧到位(断开)SB715-60°摇臂升上限位
BB摇臂松开,升降切换摇臂松开到位闭合KT2GSQ2
31XT2KT2HSQ4
CSQ5
27XT2KM2D
29KM5D33(常闭触点)延时闭合KT1C
45
KT1HKM4D断电延时型号M1容量380V220VQF1FR2Z电245
XT1
XT2247
XT1
XT2KM
3D192.2
FR1B
XT1
PEXB
NXT1
XT2
ELXT5
HL1HL2HL3KM1B
1.C
2."C
1.C
1.C
B断电延时4FR2B断电延时通电延时4.CKT1B
3.D
4."C
4.CKM2B
3.C
3."C
3.C
3.CKM3B
3.C
3."C
3.C
3.CKM4B
3.C
4."C
3.C
3.CKM5B
4.C
3."C
4.C
4.CKT2B
3.C
3.C
4.DKT3A
3.D
4.CYA1YA2使用说明书第30页
(3)摇臂升降
按上升(或下降)按钮SB4(或SB5),时间继电器KT1吸合,使交流接触器KM4得电吸合,液压泵电机M3旋转,压力油经分配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限位开关SQ2,使交流接触器KM4失电释放,交流接触器KM2(或KM3)得电吸合,液压泵电机M3停止旋转,升降电机M2旋转,带动摇臂上升(或下降)。
如果摇臂没有松开,限位开关SQ2常开触点不能闭合,
交流接触器KM2(或KM3)就不能得电吸合,摇臂不能升降。
当摇臂上升(或下降)到所需的位置时,松开按钮SB4(或SB5),交流接触器KM2(或KM3)和时间继电器KT1失电释放,升降电机M2停止旋转,摇臂停止上升(或下降)。
由于时间继电器KT1失电释放，经1～
1."5秒延时后，其延时闭合的常闭触点闭合，交流接触器KM5得电吸合,液压泵电机M3反向旋转,供给压力油,压力油经分配阀进入摇臂夹紧油腔,使摇臂夹紧。
同时活塞杆通过弹簧片压限位开关SQ3,使交流接触器KM5失电释放,液压泵电机M3停止旋转。
行程开关SQ1a.SQ1b用来限制摇臂的升降行程,当摇臂升降到极限位置
时,SQ1a.SQ1b动作,交流接触器KM2(或KM3)断电,升降电机M2停止升降。
摇臂的自动夹紧是由限位开关SQ3来控制的。
如果液压夹紧系统出现故障,不能自动夹紧摇臂或由于SQ3调整不当,在摇臂夹紧后不能使SQ3的常闭触点断开,都会使液压泵电机处于长时间过载运行状态,造成损坏。
为了防止损坏液压泵电机,电路中使用热继电器FR2,其整定值应根据液压泵电机的额定电流进行调整。
(4)立柱和主轴箱的松开或夹紧即可单独进行,又可同时进行
(a)立柱和主轴箱的松开或夹紧同时进行:
首先把转换开关SA扳到中间位置,这时按松开(或夹紧)按钮SB6(或SB7),时间继电器KT
2."KT3同时得电吸合,其延时开启的常闭触点闭合,电磁铁YA
1."YA2得电吸合,而时间继电器KT3的延时。