z3050钻床

Z3050 钻床的检修 调试 实训 检修 检修步骤 故障分析 检修实例 考核 教学 主要结构及运动形式 电气控制线路分析 主要结构及运动形式 操作部件的功能作用 主电路工作原理 控制电路工作原理 教学部分 钻床是一种用途广泛的机床，主要用来钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝及修刮平面等多种形式的加工。

钻床的种类很多，有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、多轴钻床、卧式钻床、深孔钻床和数控钻床等。在各种钻床中，摇臂钻床是一种立式钻床，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。本节以Z3050型摇臂钻床为例分析其原理。

一、Z3050型摇臂钻床的型号含义、主要结构及运动形式

1．型号

Z 3 0 5 0钻 床摇臂钻床组

2．主要结构

最大钻孔直径50mm摇臂钻床型

图5—1 Z3050型摇臂钻床的外型及结构

冷却液的管子

1. 工作台：工作台用螺柱固定在底座上，工作台上面固定加工工件。

2. 内外立柱：内立柱固定在底座上，在它的外面套着空心的外立柱，外立柱可绕着

不动的内立柱回转3600。

3. 摇臂一端的套筒部分与外力柱滑动配合，摇臂可沿着外力柱上下移动，但两者不能

作相对运动，只能与外力柱一起相对内立柱回转。

4. 主轴箱它包括主轴及主轴旋转和进给运动（轴向前进移动）的全部传动变速和操作

机构。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可通过手轮操作使它沿着摇臂上的水平导轨作径向移动。

5.显示钻床中的各电器开关的位置及作用，开关的文字符号已给出，分别对应后面原理图中的开关，后面图中没具体写到，涉及到的，请参考这一部分额标注。

（1）电源总开关QF1：开、关电源开关动

（2）冷却泵电源开关QF2：控制开关冷却泵电动机M4，

（3）主轴启动按钮SB3：按下启动按钮，主轴（钻刀开始旋转） （4）主轴停止按钮SB2：按下停止按钮，主轴（钻刀停止旋转） （5）摇臂松开按钮SB6：按下按钮，摇臂松开 （6）摇臂夹紧按钮SB7：按下按钮，摇臂夹紧 （7）摇臂上升按钮SB4：按下按钮，摇臂上升 （8）摇臂下降按钮SB5：按下按钮，摇臂下降 （9）按下总停按钮SB1：机床停止工作。

3．Z3050摇臂钻床的运动形式

主运动：摇臂钻床主轴带动钻头的旋转运动。 进给运动：摇臂钻床主轴（钻头）的上下运动 辅助运动：主轴箱沿摇臂水平移动、摇臂沿外立柱上下移动以及摇臂连同外力柱一起相对于内立柱的回转运动。

二、Z3050型摇臂钻床电力拖动特点及控制要求

1．由于摇臂钻床的相对运动部件较多，为简化传动装置，采用多台电动机拖动。各个电动机功能及控制要求如下表5—1。

表5—1 电动机功能及控制要求 电动机名称及代号 主轴电动机M1 摇臂升降电动机M2 液压泵电动机M3 冷却泵电动机M4 作 用 拖动钻削及进给运动 拖动摇臂升降 拖动液压泵电动机完成内、外立柱及主轴箱与摇臂夹紧与放松 供给冷却液 控 制 要 求 单向运转，主轴正反转通过摩擦离合器实现 正反转控制，通过液压装置和电气联合控制 正反转控制 正转控制，拖动冷却泵输送冷却液

2.为了适应多种形式的加工要求，摇臂钻床主轴的旋转及进给运动有较大的调速范围，一般情况下多由机械变速机构实现。主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。

3.摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，为此这两项运动有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，进给传动机构实现主轴的旋转和进给。

4.在加工螺纹时，要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。

5.摇臂升降电动机要求能正反向旋转。

6.内外立柱的夹紧与放松、主轴与摇臂的夹紧与放松可用机械操作、电气—机械装置，电气—液压或电气—液压—机械等控制方法实现。若采用液压装置，则备有液压泵电机，拖动液压泵提供压力油来实现，液压泵电机要求能正反向旋转，并根据要求采用点动控制。

7.摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。

8.冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。 9.具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。

12119011关箱786 2AY开轴主56配9 分合5 341A压综7Y5液柱 2T12KA1 立S 3T× K87时1- 11压延7B 27液夹S T1松131K -5T 5826K5B 12S 2-6 3B 7QS 51M制紧S794K×××41控夹 53 4 TT 14MKKK5 666紧 3松91242234TR 压 - K 7 F841液3B开T MKS213255K×××松-313T 2TK3M 7K3Q K 666S 180T12K7 1制降 4控31M降下 b15272K×××2MK 92升1Q2- 555- S 49臂7B1S 51121摇升5BS M上- a52213K×××1Q-2M 3QS5 K2 555机止1- SB4S 电停B 1 SM 主动 K130启7 293131M11BB11R K总止1SBS F444停S 1控关3F5Q门开 4Q S 1灯源L电H示71 指转机 62L电51H0M主6 K 明30L照E 22 0路护1UA2UF3US短保FVF 01VB14X 103V6 6102 制器C 2 控压T变5 V083M K 331WW机3紧313M~3M动VV电夹4M32 3泵 1UKRU F压液开松3M K 2机降12WW动下222M~3M电1VV降322 2升F1QU MUK臂摇升上 1轴机11WW主动电111M~13MVV111 M1 1UKU RF 泵机W4却WVM~4冷动电43MVU2 4FU源关1Q电开FQ源线EP电进123LLL22120291817161514131211图1路电床01钻臂摇90型053Z8 72-5图654321

三、Z3050型摇臂钻床电气控制线路分析

为保证操作安全，Z3050型摇臂钻床具有“开门断电”功能。开车前应将立柱下部及摇臂后部的电门盖关好，方能接通电源。此时合上电源总开关QF1（2区）和QF3（5区），电源指示灯HL1亮，钻床电气线路进入通电状态。同时经控制变压器TC为控制电路提供110V电源。

1.主轴电动机控制线路

Z3050型摇臂钻床的主轴电动机控制线路如图5-3所示。主轴电动机M1由交流接触器KM1控制单向运转，热继电器FR1作过载保护，主轴的正反转则由液压系统的操纵机构配合正反转摩擦离合器实现。

M1的启动 合上电源总开关QF1和QF3。

KM1主触头闭合 主轴电动机M1连续运转 按下SB3 KM1线圈得电 KM1自锁触头（9—11）闭合 KM1常开触头（605—617）闭合 指示灯HL2亮

KM1线圈经TC（110V）—1—3—7—9——SB3（启动）——11—KM1线圈—13—0—TC（0）回路得电

KM1（自锁）

M1停车 按下SB2，则接触器KM1断电释放，主轴电动机M1停止运转，同时指示灯HL2熄灭。

L1L2L3QF1UVWTC ~110V FU11 3 7 SB1SB2 U12KM1 V11W11U11W12V12 380V QF3 603 ~6VFU2 FU3 201 ~24VSQ45 9~ SB3KM1 11 FR1 13 FR1QF1 PEU1 XB V1W1M3~ 0KM1 M1 图5-3 Z3050型摇臂钻床的主轴电动机电气控制线路

2．摇臂升降电动机控制线路

图5-4是Z3050型摇臂钻床摇臂升降控制线路的单独画出部分。M2是摇臂升降电动机，KM2和KM3控制其正反转，因为M2是短时工作，故没有加设过载保护。M3是液压泵电动机，其正反转由接触器KM4和KM5控制，热继电器FR2对M3作过载保护。

摇臂升降电动机M2和液压泵电动机M3共用低压断路器QF3的电磁脱扣器作为短路保护电器。

L1L2L3QF1UVWTC FU11 3 7SB1SB4-1 SB5-115 SQ325 SQ1a~110VSQ1b17 QF3 603FU2 47380VU12 ~6VSQ2-1 19SQ2-2 31KT133 V12W12 FU3 201 ~24V~ KM3 KM5KM4 SB5-2SB4-2 2721 KT235 KM5 37 KT1 KM2 KM3 23KM229 49 KM4 51 W13U13V13 43 FR2 PEU2 V2W2M3~ XB FR20KM2KM3KT1KM4 U3V3W3M3~ KM5 M2M3图5-4 Z3050型摇臂钻床的摇臂升降电气控制线路

通常摇臂处于夹紧状态，以免丝杠承担吊挂载荷，在控制摇臂升降时，是由升降电动机M2、摇臂夹紧机构和液压系统协调配合，自动完成摇臂松开 摇臂上升（或下降）

摇臂夹紧的控制过程。其中SQ2压下是升降电动机M2启动运转的指令，SQ3压下是摇臂夹紧的标志。

（1）摇臂的上升控制

1）摇臂放松 合上电源总开关QF1和QF3，按住摇臂上升按钮SB4，时间继电器KT1线圈得电动作。

KT1常开触头（31—33）闭合 KM4线圈得电 M3正转 摇臂松开 KT1线圈得电 KT1延时闭合常闭触头（47—49）分断

KM4线圈经TC（110V）—1—3—7—15—17—31—33—35—37—KM4线圈—43—0—TC（0）回路得电。

2）摇臂上升 摇臂夹紧装置松开后，通过液压机构使微动开关SQ3释放，SQ2压下。

SQ2常闭触头（17—31）先分断 KM4线圈失电 M3停转 摇臂松开 SQ2常开触头（17—19）后闭合 KM2线圈得电 M2正转 摇臂上升

KM2线圈经TC（110V）—1—3—7—15—17—19—21—23—KM2线圈—0—TC（0）回路得电。

3）摇臂夹紧 摇臂上升至所需位置后，松开按钮SB4。

KM2线圈失电 M2停转 摇臂停止上升 松开SB4 KT1线圈失电 延时 KT1延时闭合常闭触头（47—49）闭合 KM5线圈得电 M3反转 摇臂夹紧 SQ2释放，SQ3压下 SQ3常闭触头（7—47）分断 KM5线圈失电 M3停转 摇臂夹紧完成 KM5线圈经TC（110V）—1—3—7—47—49—51—KM5线圈—43—0—TV（0）回路得电。

图5—4中，组合开关SQ1a和SQ1b是用作摇臂升降的超行程限位控制的。当摇臂上

升（或下降）到极限位置时SQ a1（或SQ1b）动作，交流接触器KM2（或KM3）断电，升降电动机M2停止转动，摇臂停止上升（或下降）。

（2）摇臂下降控制 摇臂下降控制的工作原理与摇臂上升控制的工作原理相似，SB5是控制下降按钮，具体工作过程请读者自行分析。

3、立柱和主轴箱松开及夹紧控制线路

如图5-5所示为Z3050型摇臂钻床的立柱和主轴箱电气控制线路。立柱与主轴箱的松开和夹紧是同时进行的，且均采用液压夹紧和松开，控制液压泵电动机M3的正反转，驱动液压泵供给机床正反向液压油而达到松开及夹紧立柱和主轴箱的目的。

（1）立柱和主轴箱的松开（将转换开关SA1扳到中间位置）

KT2常开触头闭合 YA1、YA2得电 KT2线圈 （7—57） 得电 KT2常开触头闭合 SB6—1闭合 （41—35） （7—53） KM4线圈得电 M3正转 按下SB6 KT3线圈 KT3触头延时闭合 得电 （7—39） SB6—2断开 对KM5线圈实现联锁 驱动液压泵供给机床正向液压油推动夹紧机构使立柱和主轴箱分别松开

松开SB6 放松完毕

KM4线圈经TC（110V）—1—3—7—39—41—35—37—KM4线圈—43—0—TC（0）回路得电

（2）立柱和主轴箱的夹紧

KT2线圈 KT2常开触头闭合 YA得电 得电 （7—57） SB7—1闭合 KT3常开触头闭合 （7—53） （45—47） KT3线圈 KM5线圈得电 M3反转 按下SB7 得电 KT3触头延时闭合 （7—39） SB7—2断开 对KM4线圈实现联锁 驱动液压泵供给机床反向液压油推动夹紧机构使立柱和主轴箱分别夹紧

松开SB7 夹紧完毕

KM5线圈经TC（110V）—1—3—7—39—45—47—49—51—KM5线圈—43—0—TC（0）回路得电

L1L2UVW FU11 3 7SB1KT3 SQ3 39 QF3L3TC ~110VSB7-2 603SB6-1SB7-145 KT3 KT2 QF3FU2SB6-253 57380V 41 U12 ~6VSA112 3456789101112V12W12 FU3 201 ~24VKM5KM4 ~47KT2KT1 KT15535 KM537 43 49 KM459 61W13 V13U13 51 FR2 PEU3 XBFR20KM4 V3W3M3~ KM5KT2KT3YA1YA2M3

图5-5 Z3050型摇臂钻床的立柱和主轴箱电气控制线路

4、冷却泵电动机、照明及指示灯电路

图5-6却泵电动机和照明电气控制线路示意图。

L1L2L3UVWTC ~110V FU11 QF3 603FU2605 380VQF3U12V12W12 ~6VFU3 201 ~24V~203KM1 TCSA2617 PEU4 XB0ELHL2HL1V4W4M3~ M4图5-6冷却泵电动机和照明电气控制线路

（1）冷却泵电动机的控制 冷却泵电动机M4由低压断路器QF2直接控制其启动和停止，并实现短路、过载及缺相保护。

（2）机床工作照明电路 Z3050型摇臂钻床工作照明电路由控制变压器TC的二次侧提供24V交流电压，作为摇臂钻床低压照明灯的电源，熔断器FU3对照明灯EL起短路保护作用。

（3）工作信号指示电路

其中HL1为电源指示灯，HL2为主轴电动机M1的运行指示灯。 Z3050摇臂钻床电气元件明细表见表3—15。

表3—15 Z3050摇臂钻床电器元件明细表 代号 M1 M2 M3 M4 QF1 QF2 QF3 FU1~ FU3 KM1 KM2~ KM5 FR1 FR2 KT1、KT2 图上 区号 4 5 6 3 2 3 5 8 12 14~17 4 6 16、19 20 7 21、22 12 12 12 14、15 14、15 17、19 17、20 14、15 15、17、18 11 10 10 名 称 主轴电动机 摇臂升降 电动机 液压油泵 电动机 冷却泵电动机 低压断路器 低压断路器 低压断路器 熔断器 交流接触器 交流接触器 热继电器 热继电器 时间继电器 时间继电器 整流变压器 交流电磁铁 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 组合开关 位置开关 门控开关 信号灯 指示灯 型 号 Y112M—4 Y90L—4 Y802—4 AOB—25 DZ25—20/330FSH DZ25—20/330H DZ25—20/330H RL1—15/2 CJ0—20B CJ0—10B JR0—20/30D JR0—20/30D JJSK2—4 JJSK2—2 BK—150 MFJ1—3 LAY3—11ZS/1 LAY3—11 LAY3—11D LAY3—11 LAY3—11 LAY3—11 LAY3—11 HZ4—22 LX5—11 JWM6—11 XD1 XD1 规 格 4Kw 1440 r/min 1．5kW 1440 r/min 0.75kW 1390 r/min 90W 2800 r/min 10A 0.3A~0.45A 6.5A 15A 熔体2A 线圈电压110V 线圈电压110V 6.8A~11A 1.5A~2.4A 线圈电压110V 线圈电压110V 380V/110V-24V-6V 线圈电压110V 红色 红色 绿色 绿色 绿色 绿色 绿色 6V 白色 6V 数量 1 1 1 1 1 1 1 3 1 4 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 3 用途 驱动主轴及进给 驱动摇臂升降 驱动液压系统 驱动冷却泵 电源总开关 M4控制开关 M2、M3电源开关 控制、照明、指示电路的短路保护 控制M1 控制M2、M3 正反转 M1过载保护 M3过载保护 控制、照明、指示电路供电 液压分配 总停止开关 M1停止 M1启动 摇臂上升 摇臂下降 液压松开控制 液压夹紧控制 摇臂升降限位 摇臂松紧限位 防触电的门控开关 电源指示 主轴、主轴箱和 立柱松、紧指示 KT3 TC YA1、YA2 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SQ1 SQ2、SQ3 SQ5 HL1 HL2 EL SA1 SA2 9 22 9 照明灯 万能转换开关 转换开关 JC—25 LW6-2/8071 LA18-22X2 24V 40W 1 1 1 工作照明 液压分配开关 控制照明灯