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。

二、摇臂升降与夹紧控制

摇臂钻床工作时,摇臂应夹紧在外立柱上,摇臂上升与下降使触点SQ3(1-17)断开,KM5线圈断电,M3停转,摇臂夹紧完成。所以SQ3为摇臂夹紧信号开关。

摇臂上升的极限保护由组合限位开关SQ1来实现。SQ1有两对常闭触点,当摇臂上升或下降到极限位置时,相应触点断开,切断对应上升或下降接触器KM2与KM3的电源,使M2停止旋转,摇臂停止移动,实现极限位置的保护。

摇臂自动夹紧程度由行程开关SQ3控制。若夹紧机构液压系统出现故障不能夹紧,将使触点SQ3(1-17)断不开,或者由于SQ3开关安装调整不当,摇臂夹紧后仍不能压下SQ3。这时都会使M3长期处于过载状态,易将电动机烧毁,为此,M3主电路采用热继电器FR2作过载保护。

三、主轴箱、立柱松开与夹紧的控制

主轴箱和立柱的夹紧与松幵是同时进行的。当按下按钮SB5,接触器KM4线圈得电,液压泵电动机M3正转,拖动液压泵送出压力油,这时电磁阀YV线圈处于断电状态,压力油经二位六通阀,进人主轴箱与立柱松开油腔,推动活塞和菱形块,使主轴箱与立柱松开,而由于YV线圈断电,压力油不会进入摇臂松开油腔,摇臂仍处于夹紧状态。当主轴箱与立柱松开时,行程开关SQ4不受压,触点SQ4 (101-102)闭合,指示灯HL1亮,表示主轴箱与立柱确已松开。可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动,也可推动摇臂使外立柱绕内立柱作回转移动,当移动到位,按下夹紧按钮SB6,接触器KM5线圈得电,M3反转,拖动液压泵送出压力油至夹紧油腔,使主轴箱与立柱夹紧。当确已夹紧时,压下SQ4,触点SQ4(101-103)闭合,HL2指示灯亮,而触点SQ4(101-102)断开,HL1指示灯灭,指示主轴箱与立柱已夹紧,可以进行钻削加工。

机床安装后,接通电源,利用主轴箱和立柱的夹紧、松开来检查电源相序,在电源相序正确后,再来调整电动机M2的接线。

四、冷却泵M4的控制:M1单向旋转直接由转换开关SA1控制。

五、联锁及保护环节

  1. SQ2行程开关实现摇臂松开到位,开始升降的联锁。
  2. SQ3行程开关实现摇臂完全夹紧,液压泵电动机M3停止旋转的联锁。
  3. KT时间继电器实现摇臂升降电动机M2断开电源,待惯性旋转停止后再进行夹紧的联锁。
  4. 摇臂升降电动机M2正反转具有双重互锁。
  5. SB5、SB6常闭触点接入电磁阀YV线圈,电路实现进行主轴箱与立柱夹紧、松开操作时,压力油不进入摇臂夹紧油腔的联锁。
  6. FU1作为总电路和电动机M1、M4的短路保护。
  7. FU2为电动机M2、M3及控制变压器T一次侧短路保护。
  8. FR1、FR2为电动机M1、M3的长期过载保护。
  9. SQ1组合开关为摇臂上升、下降的限位开关。
  10. FU3为照明电路的短路保护。
  11. 带自锁触点的起动按钮与相应接触器实现电动机欠电压、失压保护。

六、照明与信号指示电路分析

  1. HL1为主轴箱,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摇臂回转。
  2. HL2为主轴箱,立柱夹紧指示灯,灯亮表示已夹紧,可以进行钻削加工。
  3. HL3为主轴旋转工作指示灯。
  4. 照明灯EL由控制变压器T供给36V安全电压,经开关SA2操作,实现钻床局部照明。

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