Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析

图6.4所示为Z3040型摇臂钻床的电气控制原理图，可分为主电路、控制电路和照明电路三部分，下面分别对主电路、控制电路和照明电路进行分析。

1.主电路分析

如图6.4所示，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，QS1 为总电源控制开关。Z3040型摇臂钻床各电动机的控制和保护电器如表6.1所示。

表6.1　Z3040型摇臂钻床各电动机的控制和保护电器

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作机构配合正、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。

摇臂升降电动机M2 由接触器KM2、KM3 控制并实现正、反转。控制电路保证在操作摇臂升降时，首先使液压泵电动机M3 启动旋转，送出压力油，经液压系统将摇臂松开，然后才使摇臂升降电动机M2 启动，拖动摇臂上升或下降，当移动到位后，控制电路又保证摇臂升降电动机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M3 才停转，摇臂升降电动机M2 为短时工作，不用设长期过载保护。

液压泵电动机M3 由接触器KM4、KM5 实现正、反转控制，并有热继电器FR2 作为长期过载保护。

冷却泵电动机M4 的容量小，仅为0.125kW，由开关QS2 直接控制。

2.控制电路分析

1）主轴电动机的控制

按下启动按钮SB2，接触器KM1 的线圈通电吸合，其主触点闭合，主轴电动机M1 启动运行。同时，KM1 动合触点（2—3）闭合，起自锁作用。另一组动合触点（201—204）闭合，主轴旋转指示灯HL3 亮。按下停止按钮SB1，KM 线圈断电释放，主轴电动机M1 停车，同时主轴旋转指示灯HL3 熄灭。

2）摇臂升降的控制

Z3040型摇臂钻床摇臂的升降不仅需要摇臂升降电动机M2 的转动，而且还需要液压泵电动机M3 拖动液压泵，使液压夹紧系统协调配合才能实现。图6.5所示为Z3040型摇臂钻床液压夹紧系统原理图。

（1）摇臂的上升。

图6.5　Z3040型摇臂钻床液压夹紧系统原理图

按下摇臂上升点动按钮SB3，时间继电器KT 线圈通电，瞬动常开触头KT（13—14）闭合，接触器KM4 线圈通电，液压泵电动机M3 启动旋转，拖动液压泵送出压力油，同时时间继电器KT 的断电延时断开触头KT（1—17）闭合，电磁阀YV 线圈通电。于是液压泵送出的压力油经电磁换向阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，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，即触头SQ2（6—13）断开，触头SQ2（6—7）闭合。前者断开KM4 线圈电路，液压泵电动机M3 停止旋转，液压泵停止供油，摇臂维持在松开状态；后者接通KM2 线圈电路，使KM2 线圈通电，摇臂升降电动机M2 启动旋转，拖动摇臂上升。所以行程开关SQ2 是用来反映摇臂是否松开且发出松开信号的元件。

当摇臂上升到所需位置时，松开摇臂上升点动按钮SB3，KM2 与KT 线圈同时断电，摇臂升降电动机M2 依惯性旋转，摇臂停止上升。而KT 线圈断电，其断电延时闭合触头KT（17—18）经延时1～3s后才闭合，断电延时断开触头KT（1—17）经延时后才断开。在KT 断电延时的1～3s时间内KM5 线圈仍处于断电状态，电磁阀YV 仍处于通电状态，这段延时就确保了摇臂升降电动机M2 在断开电源后到完全停止运转才开始摇臂的夹紧动作。所以，时间继电器KT 延时长短是根据摇臂升降电动机M2 切断电源到完全停止的惯性大小来调整的。

当时间继电器KT 断电延时时间一到，触头KT（17-18）闭合，KM5 线圈通电吸合，液压泵电动机M3 反向启动，拖动液压泵供出压力油。同时触头断开，电磁阀YV 线圈断电，这时压力油经电磁换向阀进入摇臂夹紧油腔，反向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。同时，活塞杆通过弹簧片压下行程开关SQ3，使触头断开，KM5 线圈断电，液压泵电动机M3 停止旋转，摇臂夹紧完成。所以SQ3 为摇臂夹紧信号开关。

（2）摇臂的下降。(www.xing528.com)

摇臂的下降过程的电气控制与上升过程类似，这里就不再赘述。

摇臂升降的极限保护由组合开关SQ1 来实现。SQ1 有两对常闭触头，当摇臂上升或下降到极限位置时相应触头断开，切断对应上升或下降接触器KM2 与KM3，使摇臂升降电动机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，将使触头SQ3（1—17）断不开，或者由于开关SQ3 安装调整不当，摇臂夹紧后仍不能压下SQ3。这时都会使液压泵电动机M3 长期处于过载状态，易将电动机烧毁，为此，液压泵电动机M3 主电路采用热继电器FR2 作过载保护。

3）主轴箱、立柱松开与夹紧的控制

主轴箱、立柱的夹紧与松开是同时进行的。当按下松开按钮SB5，接触器KM4 线圈通电，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，压力油经电磁换向阀进入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，触头SQ4（201—202）闭合，指示灯HL1 亮，表示主轴箱与立柱已松开。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 线圈通电，液压泵电动机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。当确定已夹紧后，压下SQ4，触头SQ4（201—203）闭合，HL2 灯亮，而触头SQ4（201—202）断开，HL1 灯灭，表示主轴箱与立柱已夹紧，可以进行钻削加工。

4）冷却泵电动机M4 的控制

冷却泵电动机M4 的控制由开关QS2 进行单向旋转的控制。

5）完善连锁保护环节

行程开关SQ2 实现摇臂松开到位，开始摇臂升降的连锁。行程开关SQ3 实现摇臂完全夹紧，液压泵电动机M3 停止旋转的连锁。

时间继电器KT 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连锁。

摇臂升降电动机M2 正、反转具有双重互锁。

SB5 与SB6 常闭触头串接在电磁阀YV 线圈电路上，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连锁。

FU1 作为总电路和电动机M1、M4 的短路保护。FU2 熔断器为电动机M2、M3 及控制变压器TC原边绕组的短路保护。FU3 为照明电路的短路保护。

FR1、FR2 热继电器为电动机M1、M3 的长期过载保护。

SQ1 组合行程开关为摇臂上升、下降的极限位置保护。

带自锁触头的启动按钮与相应接触器实现电动机的欠电压、失电压保护。

3.照明与信号指示电路分析

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。

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。

HL3 为主轴旋转工作指示灯。

照明灯EL由控制变压器TC供给36V 安全电压，经开关SA 操作实现钻床局部照明。