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Z3040B摇臂钻床排故及实训
一．Z3040B摇臂钻床控制电路
钻床是一种孔加工机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等各种形式的加工。（如图1所示）
1-底座 2-内外立柱 3-摇臂 4-主轴箱 5-主轴 6-工作台
图1 1．摇臂钻床的主要结构及运行情况
摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等组成。内立柱固定在底座的一端，在它的外面套有外套筒，它套装在外立柱，外立柱可绕内立柱回转360o。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱上，并借助丝杆的正反转，可沿着外立柱作上下移动。由于丝杆与外立柱连成一体，而升降螺母固定在摇臂上，所以摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，它由主轴电动机、主轴和主轴传动机构、、进给和变速机构、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，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。当进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一面旋转进行切削，同时进行纵向进给。摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；进给运动为主轴的纵向进给。辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。
2．Z3040B摇臂钻床的电气控制电源开关及保护冷却泵电动机主轴电动机摇臂升降电动机液压泵电动机L1U11L2V11L3W11QFKM6KM1KM2KM3KM4KM5U4V4W4U1V1W1U2V2W2U3V3W3M4M1M2M33～3～3～3～PE冷却泵电动机主轴电动机摇臂升降电动机液压泵电动机
图1 主回路
变压器TC022210×3331210×19161944410***618777160TCSA1EL1622380V/36VHL123KM121380V/127VHL224KM2HL325KM3HL426SQ415HL527SQ4HL628KM6SA21KM6782SB2SB1KM1111432KM1KT19SB4KM24KM313SQ214SQ1-1SB35398769KM3KM2SB310121110KM415KM51413SQ1-2SB416SQ2SB5KM5KM4KTSQ351820171617SB6YASB6SB5KT18201219图2 控制回路
变压器照明工作指示灯冷却泵、主轴电机起动摇臂上升摇臂下降立柱松开主轴箱和立柱夹紧主轴箱和电磁阀控制
上图为Z3040B摇臂钻床的电气控制线路图。
该摇臂钻床具有两套液压系统，一个是操纵机构液压系统，一个是加紧机构液压系统。前者装在主轴箱内，用以实现主轴正反转、停车制动、空档、预选及变速；后者安装在摇臂背后的电器盒下部，用以加紧松开主轴箱、摇臂及立柱。
（1）液压系统简介
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、正反转及空档操作手柄来改变两个操纵阀的相互位置，其中上为“空档”，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。
起动主轴时，首先按下主轴电动机起动按钮，主轴电动机旋转，拖动齿轮泵，送出压力油，然后操纵手柄，扳至所需转向位置。于是两个操纵阀相互位置改变，使一般压力油将制动摩擦离合器松开，为主轴旋转创造条件；另一股压力油压紧正转（反转）摩擦离合器，接通主轴电动机到主轴的传动链，驱动主轴正转或反转。
在主轴正转或反转过程中，也可旋转变速按钮，改变主轴转速或主轴进给量。
主轴停车时，将操纵手柄扳回中间位置，这时主轴电动机仍拖动齿轮泵旋转，但此时整个液压系统为低压油，无法松开制动摩擦离合器，而在制动弹簧作用下将制动离合器压紧，使制动轴上的齿轮不能转动，主轴实现停车。所以，主轴停车时主轴电动机仍在旋转，只是不能将动力传到主轴。
主轴变速与进给变速，将操纵柄扳至“变速位置”，于是改变两个操纵阀的相互位置，使齿轮泵送出压力油进入主轴预选阀和主轴进给预选阀，然后进入各变速油缸。各变速油缸为差动油缸，具体哪个油缸上腔进压力油或回油，决定所选定的主轴转速和给进量大小，与此同时，另一条油路系统扒动拔叉缓慢移动，逐渐 压紧主轴正转摩擦离合器，接通主轴电动机到主轴的传动链，使主轴缓慢转动，称为缓速，缓速的目的在于使滑移齿轮能比较顺利地进入啮合位置，避免出现齿顶齿的现象，当变速完成，松开操作手柄，此时将在弹簧作用下由“变速”位置自动复位到主轴“停车”位置，这是便可操纵轴正转或反转，主轴将在新的转速或进给量下工作。
主轴空档：将操作手柄扳向“空档”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，这时可用手轻便地转动主轴。
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。
（2）电气控制电路分析
Z3040B摇臂钻床电气控制电路如图。
1）主电路分析
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。
M1为单方向旋转，由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。由指示灯HL1指示其运转情况。
M2由接触器KM2和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，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下。M2为短时工作。由指示灯HL2，HL3分别指示其摇臂上升和摇臂下降。
M3由KM4、KM5实现正反转控制。由指示灯HL4和HL5分别指示其松开和夹紧。M4电动机为冷却泵电动机，由开关SA2控制。由指示灯HL6指示其运转情况。
2）控制电路分析
由按钮SB1、SB2与KM1构成主轴电动机M1的单向起动与停止电路。M1起动后，指示灯HL1亮表示主轴电动机在旋转。
由摇臂上升按钮SB3、下降按钮SB4及正反转接触器KM2、KM3组成具有双重互锁的电动机正反转点动控制电路。由于摇臂的升降控制需与夹紧机构液压系统紧密配合，所以与液压泵电动机的控制有密切关系。下面以摇臂的上升为例分析摇臂升降的控制。
按下上升点动按钮SB3，时间继电器KT线圈通电，触点KT(1—16)、KT（13－14）立即闭合，使电磁铁YA、KM4线圈同时通电，液压泵电动机起动旋转，拖动液压泵送出压力油，并经二位六通阀进入松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压上行程开关SQ2,发出摇臂松开信号，即触点SQ2(6-7)闭合，SQ2(6-13)断开，使KM2通电，KM4断电。于是电动机M3停止旋转，油泵停止供油，摇臂维持松开状态，同时M2起动旋转，带动摇臂上升。所以，SQ2是用来反映摇臂是否松开并发出松开信号的电器元件。如果SQ2没有动作，表示摇臂没有松开，KM2、KM3就不能吸合，摇臂就不能升降。
当摇臂上升到所需位置时，松开SB3，KM2和KT断电，M2电动机停止旋转，摇臂停止上升。但由于触点KT(16-17)经1～10s延时闭合，触点KT(1-16)经同样延时断开，所以KT线圈断电经1～10s延时后，KM5通电，YA断电。此时M3反向起动，拖动液压泵，送出压力杆通过弹簧片压下行程开关SQ3，使触点SQ3(1-16)断开，使KM5断电，油泵电动机M3停止转动，摇臂夹紧完成。所以，SQ3为摇臂夹紧信号开关。
时间继电器KT是为保证夹紧动作在摇臂升降电动机停止运转后进行夹紧而设的。KT延时长短根据摇臂升降电动机切断电源到停止的惯性大小来调整，应保证摇臂停止运动后才夹紧。
摇臂升降的极限由手柄开关SQ1-1，SQ1-2来实现。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动作，切断对应上升或下降接触器KM2与KM3，使M2停止转动，摇臂停止移动，实现极限保护。SQ1-1,SQ1-2开关两对触点平时调整在同时接通位置，一旦动作时，应使一对触点断开，另一对触点仍保持闭合。
摇臂自动夹紧程度油行程开关SQ3控制。如果夹紧机构液压系统出现故障不能夹紧，那么触点SQ3(1-16)断不开，或者SQ3开关安装调整不当，摇臂夹紧后仍不能压下SQ3。这时都会使电动机M3处于长期过载状态，易将电动机烧坏。
主轴箱和立柱松开与夹紧的控制：主轴箱和立柱的夹紧与松开是同时进行的。当按下松开按钮SB5，KM4通电，M3电动机正转，拖动液压泵，送出压力油，这时YA处于断电状态，压力油经二位六通阀，进入主轴箱松开油腔与立柱松开油腔，推动活塞和菱形块，使主轴箱和立柱实现松开。在松开的同时，通过行程开关SQ4控制指示灯发出信号，当主轴箱与立柱松开，开关SQ4受压，触点SQ4(0-26)闭合，指示灯HL4亮，表示确已松开，可操作主轴箱与立柱移动。当夹紧时，将SQ4触点（0－27）闭合，指示灯HL5亮，可进行钻削加工。
二．摇臂钻床故障说明
1．设置说明
老师可以通过实验台上的实验管理系统来设置故障：在实验台通电闭合的情况下，老师用教师卡在管理器上刷一下，管理器即实时显示已设定好的实验时间的倒计时、总故障数、未排故障数和排错故障数。学生可通过试验台上的故障排除系统，找出故障点的位置，并将故障排除。初始时未排数等于总故障数，排错数为零，学生排对一个故障未排数自动减一，排错一个故障排错数自动加一，实验结束后老师可根据已排数和排错数制定一个评分标准，给学生打实验成绩。
2．故障现象
1）KM1线圈断开（器件故障4）2）KM1辅助触头断开，主轴电机不转。3）KM2线圈断开（器件故障3）4）KM3辅助常闭点断开，M2不转。5）KM4辅助常闭点断开，M3不转。
6）SA1断开，EL1不亮（照明不亮）KT延时常开断开。7）SA2断开，接触器KM6线圈不吸合。8）KM6线圈断开（器件故障2）9）SB3常开点断开，M2不转。10）SB4常开触点断开，M2不转。11）SB1常闭点断开，主轴电机不转。12）SB5常闭点断开。13）SQ2断开，M2M3不转。14）SQ1-1断开，M2不转。
15）TC 380V/127V副边线圈断开。
16）KT瞬动常开触头断开，立柱松开电机M3不转。17）SQ3常开点断开，夹紧限位失效。18）SB6常闭点断开。
19）KT线圈断开
（器件故障1）20）KT延时常闭断开。
M7130平面磨床排故及实训
磨床是用砂轮的周边或端面进行加工精密机床。砂轮的旋转是主运动，工件或砂轮的往复运动为进给运动，而砂轮架的快速移动及工作台的移动为辅助运动。
1． 主要结构及运动情况
M7130卧轴矩台平面磨床的外形如图1—1。
1—床身2—工作台 3—电磁吸盘 4—砂轮箱 5—砂轮箱横向移动手轮 6—滑座 7—立柱 8—工作台换向撞块 9—工作台往复运动换向手柄 10—活塞杆 11—砂轮箱垂直进刀手轮
图1—1 M7130平面磨床示意图
在箱形床身1中，装有液压传动装置，工作台2通过活塞杆10由油压推动作往复运动，床身导轨有自动润滑装置进行润滑。工作台表面有T形槽，用以固定电磁吸盘，再由电磁吸盘来吸持加工工件。工作台的行程长度可用过调节装在工作台正面槽中的工作台换向撞块8的位置来改变。工作台换向撞块8是通过碰撞工作台往复运动换向手柄9以改变油路来实现工作台的往复运动的。
在床身上固定有立柱7，沿立柱7的导轨上装有滑座6，砂轮箱4能沿其水平导轨移动。砂轮轴由装入式电动机直接拖动。在滑座6内部往往也装有液压传动机构。
滑块6可在立柱7导轨上作上下移动，并可由砂轮箱垂直进刀手轮11操作。砂轮箱4的水平轴向移动可由砂轮箱横向移动手轮5操作，也可由液压传动作连续或间接移动，前者用于调节运动或修整砂轮，后者用于进给。
M7130平面磨床砂轮的旋转运动式主运动。进给运动有垂直进给，即滑座在立柱上的上下运；横向进给，即砂轮箱在滑座上的水平运动；纵向进给，即工作台沿床身的往复运动。工作台每完成一次往复运动时，砂轮箱作一次间断性的横向进给；当加工完整各平面后，砂轮箱作一次间断性的垂直进给。
2． M7130卧轴矩台形平面磨床电气控制 电气控制如图1—2所示。8 3～3～3～砂轮电动机冷却泵电动机液压泵电动机图1—2 M7130平面磨床主电路
TC
154)充磁5)1617
((3211)2)1((417)(磁8)(去31211189)(3)(673V6V3722110图1-3 M7130平面磨床控制电路
1）主电路
主电路由砂轮电动机M1、液压泵电动机M3与冷却泵电动机M2组成，其中M1、M2由接触器KM1控制，再经插销X1供电给M2，电动机M3由接触器KM2控制。M1、M2、M3分别由FR1、FR2作长期过载保护。
2）控制电路
由控制按钮SB1、SB2与接触器KM1构成砂轮电动机M1单方向旋转起动或停止控制电路；由SB3、SB4与KM2构成液压泵电动机单方向起动或停止控制电路。但电动机的起动必须在电磁吸盘YH工作，且欠电流继电器KA通电吸合，触点KA(2—6)闭合，或YH不工作，转换开关SA1置于“去磁”位置，触点SA（2－6）闭合后可进行。YH由指示灯带替。
3)电磁吸盘控制电路
它由整流装置、控制装置及保护装置等部分组成电磁吸盘整流装置由整流变压器TC与桥式全波整流器VC组成，输出直流电压对电磁吸盘供电。
电磁吸盘集中由转换开关SA1控制，SA1有三个位置 ：充磁、放松和去磁。当开关位置于“充磁”位置时，触点（13－15）与触点（12－16）接通；当开关置于“去磁”位置时，触点（13－14）、（12－15）及（2－6）接通；开关置于“放松”位置时，SA1所有触点都断开，对应开关SA1各位置，电路工作情况如下：
当SA1置于“充磁”位置，电磁吸盘YH获得直流电压，其极性12号线为正，13号线为负，同时欠电流触点KA(2—6)闭合，反映电磁吸盘吸力足以将工件吸牢，这时可分别操作按钮SB1与SB3, 起动M1与M3进行磨削加工，加工完成后，按下停止按钮SB2与SB4,M1与M3停止旋转。为便于从吸盘上取下工件，需对工件进行去磁，其方法是将SA1扳至“退磁”位置。
当SA1扳至“退磁”位置时，电磁吸盘通入反方向电流，并在电路中串入可变电阻R2，用以限制并调节反向去磁电流的大小，达到既退磁又不致反向磁化的目的。退磁结束将SA扳到“放松”位置，便可取下工件（注：实际中若工件对去磁要求严格，在取下工件后，还要用交流去磁器进行处理）。
交流去磁器的构造由硅钢片制成铁芯，在其上套有线圈并通以交流电，在铁芯柱上装有极靴，在由软钢制成的两个极靴间隔有隔磁层。去磁时线圈通入交流点，将工件在极靴平面上来回移动若干次，即可完成去磁要求。
4）电磁吸盘保护环节
电磁吸盘具有欠电流保护装置、过电压保护装置及短路保护等。①电磁吸盘的欠电流保护
为防止平面磨床在磨削过程中出现断电事故或吸盘电流减小，致使电磁吸盘失去吸力或吸力减小，造成工件飞出，引起工件损坏或人身事故，故在电磁吸盘线圈电路中串入欠电流继电器KA.。只有当直流电压符合设计要求，吸盘具有足够吸力时，KA才吸合，触点KA(2—6)闭合，为起动M1、M3进行磨削加工作准备。否则不能开动磨床进行加工；若已在磨削加工中，则KA因电流过小而释放，触点（2—6）断开，KM1、KM2线圈断电，M1、M3立即停车旋转，避免事故发生。
②电磁吸盘线圈的过电压保护
电磁吸盘匝数多，电感大，通电工作时储有大量磁场能量。当线圈断电时，在线圈两端将产生高电压，若无放电回路，将使线圈绝缘及其他电器设备损坏。为此，在吸盘线圈两端应设置放电装置，以吸收断开电源后放出的磁场能量。该机床电磁吸盘两端并联了电阻R2,作为放电电阻。
（4）照明电路
由变压器TC将380V降为36V,并由开关SA2控制照明灯EL。
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