Z3040摇臂钻床及其电气控制分析.doc

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1、沙洲职业工学院毕业设计（论文）第一章 绪 论1.1引言在制造业中，尤其是机械行业，机床有着非常广泛的应用。然而钻削加工仍然在零件加工中占有相当的比例，据统计在零件加工中钻孔加工占25%以上。摇臂钻床仍然是钻削加工的主要设备之一。作为传统的老产品摇臂钻床，有数百年的发展历史，其产品都在不断地更新，功能也越来越齐全、性能也不断地完善。（钻床的发展、应用等）1.2 钻床分类、特点、现状与发展趋势（搜查相关资料） 钻床是一种孔加工机床，可用来钻孔，扩孔，铰孔，攻螺纹及修刮端面等多种型式的加工。钻床的结构型式很多 ，有台钻、立式钻床、卧式钻床、单轴钻床、多轴钻床、固定钻床、移动钻床、磁座钻床、滑道钻床、

2、半自动钻床、数控钻床、深孔钻床、龙门数控钻床、组合钻床、钻铣床等。（1)台式钻床：可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。 (2)立式钻床：主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。 (3)摇臂钻床：摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件和不同方位孔的加工。 (4)铣钻床：工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。 (5)深孔钻床：使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。 (6)平端面中心孔钻床：切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。 (7)卧式钻床：主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床。1.3 本课题研究的来源、意义（主要从事岗位，

3、主要工作 学习了收获 体会）（说明选该课题的原因、意义等） 第二章 摇臂钻床概述2.1 概述（介绍摇臂钻床的分类、应用、发展、特点、 工作原理、目前国内外生产发展等状况）22 公司钻床江苏万富安机械有限公司主要产品如图2-1所示。 (a) Z3041型摇臂钻床 (b)Z3042型摇臂钻床 ( c)Z3045型摇臂钻床 (d) Z3050 型摇臂钻床 (e)Z3051型摇臂钻床 图2-1 公司主要产品图23 摇臂钻床的结构摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机床。普通型摇臂钻床由床身、立柱、摇臂、主轴箱及工作台组成。摇臂钻床结构图如图

4、2-2所示，外形图如图2-3所示。1- 主轴箱部 2-摇臂部 3-工作台 4-床身 5-立柱图2-2 摇臂钻床示意图图2-3 摇臂钻床外形图要求： 用结构图（或示意图）表示，组成机器各功能部件的位置、形状（外观）均要表达正确，比例适当 用文字注明各功能件的名称与作用24 摇臂钻床的规格及主要参数摇臂钻床有以下几种规格： Z304016/1，Z302510/1，Z303210/1，Z305016/1。型号组成的含义（以Z304016（I）为例）：摇臂钻床的主要参数如表2-1所示。表2-1 摇臂钻床主要参数表型号 Z302510/1 Z303210/1 Z304016/1 Z305016/1 最大

5、孔直径 mm 25 32 40 50 主轴中心线至立柱母线最大距离 mm 1000 1000 1600 1600 主轴中心线至立柱母线最小距离 mm 300 300 350 350 主轴端面底座工作面最大距离 mm 1015 985 1250 1220 主轴端面底座工作面最小距离 mm 235 205 350 320 主轴行程 mm 280 280 315 315 主轴锥孔 ( 莫氏 )No. 3# 4# 4# 5# 主轴转速范围 r/min 32-2500 32-2500 25-2000 25-2000 主轴转速级数 - 16 16 16 16 主轴进给量范围 mm/r 0.08-1 0.0

6、8-1 0.04-3.2 0.04-3.2 主轴进给量级数 - 8 8 16 16 工作台尺寸 mm 500500 500500 500630 500630 横臂长宽 mm 1420 1420 2140 2140 主电机功率 KW 1.5 2.2 3 4 套筒升降距离 mm - - - - 主轴箱倾斜度 - - - - - 滑座移动距离 mm - - - - 机床重量 kg 1600 1600 3500 3500 机床外形尺寸 mm 17608002300 17608002300 250016062655 250010602655 25 摇臂钻床的主要功能摇臂钻床适用于在中，大型金属零件上钻孔

7、，扩孔，铰孔，攻螺纹及修刮端面等多种型式的加工。主要功能动作实现的手柄，按钮等操作部件集中在主轴箱上。图2-4为主轴箱面板图：图2-4 主轴箱面板 摇臂钻床主要功能有：1外柱带动摇臂绕内柱回转18002摇臂沿外柱升降；3主轴箱沿摇臂导轨左右移动；4主轴箱：实现主轴各级转速，进给及操作（见图3-3主轴箱面板图）主轴转速范围25-2000r/min,共有16级，通过旋转集中操作手轮1-12可实现；主轴进给量范围0.04-3.2mm/r共有16级，通过旋转集中操作手轮1-11可实现。5摇臂升降及夹紧：摇臂升降是由立柱顶部电机拖动，由丝杠螺母传动，实现摇臂升降（见图3-3主轴箱面板）。其中升降螺母上装

8、有保险螺母，以保证摇臂不能突然落下；摇臂夹紧是由液压驱动菱形块实现夹紧，夹紧后，菱形块自锁；摇臂上升或下降夹紧动作结束后，摇臂自动夹紧，由装在油缸座上的电气开关控制。6主轴箱及立柱夹紧：主轴箱与立柱夹紧均是液压驱动，菱形块夹紧。两动作可同时进行，可分开进行，选择按钮是主轴箱面板上的旋钮1-6，其中中间位置为夹紧，左为立柱单独松夹，右为主轴箱单独松夹，动作实现按钮1-18，1-19（见图3-3主轴箱面板图）。25 钻床的操纵（详细操纵步骤）第三章Z304016钻床的液压系统31 Z304016型摇臂钻床液压系统 摇臂钻床的液压系统由操纵机构液压系统和夹紧机构液压系统两个部分组成。一操纵机构液压系

9、统图3-1 操纵机构液压系统如图3-1所示是操纵机构液压系统。操纵阀和预选阀在主轴箱上部，主轴转速预选阀和进给量预选阀是16位六通转阀，控制着正转油缸，反转油缸，变速油缸，空挡油缸及制动油缸。操纵阀每个位置，其油路状态如下表3-1：表3-1 操纵机构油路状态表油路号主轴动作123456正转+-+-反转-+-+-变速+-+-空挡-+-停止-注：“+”为高压油，“-”为低压油。 各号油路连通部位：1 正转油缸 4.空挡油缸2 反转油缸 5.油泵出口3 预选阀 6.回油口 在变速过程中，高压油进入预选阀，推动个变速油缸，带动滑移齿轮变速，同时，正转油缸也分别通过小孔进入高压油，由于正反转油缸的面积不

10、等（正转大于反转），使压紧摩擦片的拨叉有较小的力压紧正转摩擦片，可使得传动链得到启动。 操纵阀在停止位置时，油泵来油5直接接回油路6，整个系统处于低压状态，此时制动油缸的弹簧因油路5失压被放开而压紧摩擦片，使传动链制动，主轴停止回转。 液压系统的压力，是由装于油泵上的溢流阀内的弹簧控制的，工作压力为156.8104196104Pa。二夹紧机构液压系统（夹紧机构液压原理图 并分析之）32 冷却液一、冷却液选择机床在加工钢件，铰孔，攻螺纹时必须使用冷却液。 使用冷却液时，按下开关4-3（见图3-4），启动冷却泵，流量大小可调节旋钮1-20（见图3-3）。使用当中注意通过调整冷却管，使喷嘴对准加工部

11、位，不要使其喷溅，流量按需要调节，不要使用易燃，有害的冷却液。表3-2 冷却液用途表：冷却泵的型号为：AOB-25 功率：0.09KW 流量：25L/min 扬程：4m表3-2 冷却液表用途成分特性备注钻钢件乳化石膏35%，无水碳酸钠0.20.35%，亚硝酸钠0.255%，水余量难燃，防锈铰孔乳化石膏35%，无水碳酸钠0.20.35%，亚硝酸钠0.255%，水余量难燃，防锈攻螺纹氯化石蜡40%，煤油30%，变压器油30%。攻螺纹前抹到刀具上二、冷却液的清理冷却液箱在机床底座后部，属循环使用，发现不清洁请及时更换。更换方法：准备一空容器，将冷却液喷嘴置入空容器内，打开冷却泵，使冷却液流入容器中，

12、如有残余，可用抹布擦拭净，然后放入干净的冷却液。冷却液中沉积在冷却箱入口处的铁锈等杂质也要及时清理。第四章 摇臂钻床的电气控制系统41 电气控制分析一 、电气基本要求 电压：3/PE/380V。控制回路电压：AC110V，机床照明电压：24V。为了传动各机构机床上装有下列电机： M1-主轴电动机 M2-横臂升降电动机 M3-液压泵电动机 M4-冷却泵。二、 电气原理图分析摇臂钻床电气原理图如图4-1。图4-1 电气原理图（主电路） 图4-1 电气原理图（控制电路）开车前的准备：打开横臂上电器箱，合上空气断路器QF2，QF3，然后关好电器箱。开机：合上立柱下面的总电源开关QF1，这时电源指示HL

13、1灯亮表明设备已经通电。1 主轴电机的旋转按起动按钮SB3，交流接触器KM1通电吸合并自琐，主轴电动机M1旋转，按停止按钮SB2，交流接触器KM1失电释放，主轴电动机M1停止旋转。为防止主轴电动机长时间过载运行，电路中设置热续电器FR1，其整定值应根据主轴电动机M1名牌所示的额定电流进行调整。（详细进行电气分析）42 电气安装引入电源线过电流保护器件：20A断路器。机床相序的检查机床安装完后，接通电源，按主轴箱松开按钮SB6，若主轴箱松开，侧表示电源相序正确，否则，须将电源线路中任意两根相线对换位置。电源的相序正确后再调整升降电机M2的相序。维修电器设备所需空间距：机床800mm宽。图4-2为

14、机床电气安装接线图。表4-1为主要电气件明细表。图4-2 电气安装接线图 表4-1 主要电气件明细表名 称电气代号规格型号整定值三相交流异步电动机M13KW Y100L2-4 V1 TH三相交流异步电动机M21.5KW Y90L-4 V1 TH三相交流异步电动机M30.75KW Y802 -4 V1 TH三相电源M490W AOB-25TH控制变压器TCO/110-24 JBK5-160热继电器FR1GTH-22 586.5A热继电器FR2GTH-22 1.62.52.1A交流接触器KM1A12D-30-10；AC110V交流接触器KM2-KM5A9D-30-01；AC110V时间继电器KT1

15、-KT2ST3PF-2；AC110V时间继电器KT3ST3PC-D；AC110V负载断路器QS1JFD11-25/31负载断路器QS2JFD11-25/31空气开关QF1DZ47-63；3P 15A空气开关QF2 QF3DZ47-63；1P 2A 交流电磁铁YA1 YA2MFJ1-3；AC110VA按钮开关SB1Y090-11MZS/1（红）按钮开关SB2Y090-11BN/1（红）按钮开关SB3Y090-11BN/2（绿）按钮开关SB4SB7Y090-11BN/3（黑）旋钮开关SAY090-02X/3102行程开关SQ1HZ4-22TH行程开关SQ2，SQ3LX5-11TH指示灯HLLED1

16、-10/21（白色）机床工作灯ELJC25；40W，24V 43 电气维修一、电器设备的维修与调整升降限位开关SQ1内的触电角度可调整，一般出厂前已调好，但如果升降时开关失灵，或按升降按钮时，摇臂升降不动作，如确定是SQ1故障，可以打开升降限位开关SQ1合盖，拧松侧面的锁紧螺丝，然后调整触电角度，调到位置适宜时，锁紧螺丝关好合盖。微动开关SQ2，SQ3上下位置可以微调。当升降出现故障，发现横臂没有松开，或者松开了横臂夹紧没有自动复位时，可以打开横臂后面封横臂夹紧油缸的封门，如发现微动开关SQ2，SQ3位置不合理，可传动固定微动开关SQ2，SQ3调整板，调到位置适宜后，固定好调整板，恢复封门。时

17、间续电器时间的调整：时间续电器KT1，KT2，KT3均应调到13秒。更换时间续电器时注意：KT1，KT2是断电延时，KT3是通电延时。二、绝缘电阻测量用500 V兆欧表，对主回路和控制回路进进行测量，其绝缘应大于1兆欧。三、接地保护的检查本设备各个电机及主轴箱，内立柱，体壳，横臂，电源方门，均采用了接地保护，检查时应检查接地线是否连续，接地螺丝是否拧紧。四、电气常见故障的维修查找故障时应参照：原理图（图5-1）、电气元件索引图（图5-3）、电气接线图（图5-2）。故障现象原因分析排除方法主轴不旋转1. 相序不正确2. 热继电器FR1过热3. 电机M1缺相4. 控制回路有故障5. 机械和油路有故障1. 调相序2. 等待FR1过热恢复冷态后合闸3. 恢复所缺相4. 参考原理图进行查找横臂升降有故障1. 电机M2缺相2. 控制回路有故障3. 机械和油路有故障1. 恢复所缺相2. 参考原理图进行查找液压夹紧松开有故障1. 热继电器FR3跳闸2. 电机M3缺相3. 控制回路有故障4. 机械和油路有故障1. 等待FR1过热恢复冷态后合闸2. 恢复所缺相3. 参考原理图进行查找冷却系统有故障1. 电机M4缺相2. 控制回路有故障1. 恢复所缺相2. 参考原理图进行查找小 结参考文献致 谢 19