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Z3040B搖臂鉆床的實訓考核設(shè)置
一、Z3040B搖臂鉆床實訓的基本組成
1、面板1
面板上安裝有機床的所有主令電器及動作指示燈、機床的所有操作都在這塊面板上進行，指示燈可以指示機床的相應(yīng)動作。
2、面板2
面板上裝有斷路器、熔斷器、接觸器、熱繼電器、變壓器等元器件，這些元器件直接安裝在面板表面，可以很直觀的看它們的動作情況。
3、三相異步電動機
四個380V三相鼠籠異步電動機，分別用作主軸電動機、冷卻泵電動機、立柱松緊電動機和搖臂升降電動機。
4、故障開關(guān)箱
設(shè)有10個開關(guān)，其中K1到K10用于故障設(shè)置
三、-Z3040B搖臂鉆床電氣線路的工作原理
㈠主要結(jié)構(gòu)及運動形式
上圖是Z3040B搖臂鉆床的外形圖。它主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、工作臺等組成。內(nèi)立柱固定在底座上，在它外面套著空心的外立柱，外立柱可繞著內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)一周，搖臂一端的套筒部分與外立柱滑動配合，借助于絲桿，搖臂可沿著外立柱上下移動，但兩者不能作相對移動，所以搖臂將與外立柱一起相對內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱是一個復合的部件，它具有主軸及主軸旋轉(zhuǎn)部件和主軸進給的全部變速和操縱機構(gòu)。主軸箱可沿著搖臂上的水平導軌作徑向移動。當進行加工時，可利用特殊的夾緊機構(gòu)將外立柱緊固在內(nèi)立柱上，搖臂緊固在外立柱上，主軸箱緊固在搖臂導軌上，然后進行鉆削加工。
主運動：主軸的旋轉(zhuǎn)。進給運動：主軸的軸向進給。搖臂鉆床除主運動與進給運動外，還有外立柱、搖臂和主軸箱的輔助運動，它們都有夾緊裝置和固定位置。搖臂的升降及夾緊放松由一臺異步電動機拖動，搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的徑向移動采用手動，立柱的夾緊松開由一臺電動機拖動一臺齒輪泵來供給夾緊裝置所用的壓力油來實現(xiàn)，同時通過電氣聯(lián)鎖來實現(xiàn)主軸箱的夾緊與放松。
搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)和搖臂升降不允許同時進行，以保證安全生產(chǎn)。
㈡電力拖動特點及控制要求
1.由于搖臂鉆床的運動部件較多，為簡化傳動裝置，使用多電機拖動，主電動機承擔主鉆削及進給任務(wù)，搖臂升降及其夾緊放松、立柱夾緊放松和冷卻泵各用一臺電動機拖動。
2.為了適應(yīng)多種加工方式的要求，主軸及進給應(yīng)在較大范圍內(nèi)調(diào)速。但這些調(diào)速都是機械調(diào)速，用手柄操作變速箱調(diào)速，對電動機無任何調(diào)速要求。從結(jié)構(gòu)上看，主軸變速機構(gòu)與進給變速機構(gòu)應(yīng)該放在一個變速箱內(nèi)，而且兩種運動由一臺電動機拖動是合理的。
3.加工螺紋時要求主軸能正反轉(zhuǎn)。搖臂鉆床的正反轉(zhuǎn)一般用機械方法實現(xiàn)，電動機只需單方向旋轉(zhuǎn)。
㈢電氣控制線路分析
Z3040B搖臂鉆床的電氣控制線路見附圖。
1.主電路分析
本機床的電源開關(guān)采用接觸器KM。這是由于本機床的主軸旋轉(zhuǎn)和搖臂升降不用按鈕操作，而采用了不自動復位的開關(guān)操作。用按鈕和接觸器來代替一般的電源開關(guān)，就可以具有零壓保護和一定的欠電壓保護作用。
主電動機M2和冷卻泵電機M1都只需單方向旋轉(zhuǎn)，所以用接觸器KM1和KM6分別控制。立柱夾緊松開電動機M3和搖臂升降電動機M4都需要正反轉(zhuǎn)，所以各用兩只接觸器控制。KM2和KM3控制立柱的夾緊和松開；KM4和KM5控制搖臂的升降。KH－Z3040B型搖臂鉆床的四臺電動機只用了兩套熔斷器作短路保護。只有主軸電動機具有過載保護。因立柱夾緊松開電動機M3和搖臂升降電動機M4都是短時工作，故不需要用熱繼電器來作過載保護。冷卻泵電機M1因容量很小，也沒有應(yīng)用保護器件。
在安裝實際的機床電氣設(shè)備時，應(yīng)當注意三相交流電源的相序。如果三相電源的相序接錯了，電動機的旋轉(zhuǎn)方向就要與規(guī)定的方向不符，在開動機床時容易發(fā)生事故。Z3040B型搖臂鉆床三相電源的相序可以用立柱的夾緊機構(gòu)來檢查。Z3040B型搖臂鉆床立柱的夾緊和放松動作有指示標牌指示。接通機床電源，使接觸器KM動作，將電源引入機床。然后按壓立柱夾緊或放松按鈕SB1和SB2。如果夾緊和松開動作與標牌的指示相符合，就表示三相電源的相序是正確的。如果夾緊與松開動作與標牌的指示相反，三相電源的相序一定是接錯了。這時就應(yīng)當關(guān)斷總電源，把三相電源線中的任意兩根電線對調(diào)位置接好，就可以保證相序正確。
2.控制電路分析
(1)電源接觸器和冷卻泵的控制
按下按鈕SB3，電源接觸器KM吸合并自鎖，把機床的三相電源接通。按SB4，KM斷電釋放，機床電源即被斷開。KM吸合后，轉(zhuǎn)動SA6，使其接通，KM6則通電吸合，冷卻泵電機即旋轉(zhuǎn)。
(2)主軸電動機和搖臂升降電動機控制
采用十字開關(guān)操作，控制線路中的SA1α、SA1b和SA1c是十字開關(guān)的三個觸頭。十字開頭的手柄有五個位置。當手柄處在中間位置，所有的觸頭都不通，手柄向右，觸頭SA1α閉合，接通主軸電動機接觸器KM1；手柄向上，觸頭SA1b閉合，接通搖臂上升接觸器KM4；手柄向下，觸頭SA1c閉合，接通搖臂下降接觸器KM5。手柄向左的位置，未加利用。十字開關(guān)的使用使操作形象化，不容易誤操作。十字開關(guān)操作時，一次只能占有一個位置，KM1、KM4、KM5三個接觸器就不會同時通電，這就有利于防止主軸電動機和搖臂升降電動機同時起動運行，也減少了接觸器KM4與KM5的主觸頭同時閉合而造成短路事故的機會。但是單靠十字開關(guān)還不能完全防止KM1、KM4和KM5三個接觸器的主觸頭同時閉合的事故。因為接觸器的主觸頭由于通電發(fā)熱和火花的影響，有時會焊住而不能釋放。特別是在運作很頻繁的情況下，更容易發(fā)生這種事故。這樣，就可能在開關(guān)手柄改變位置的時候，一個接觸器未釋放，而另一個接觸器又吸合，從而發(fā)生事故。所以，在控制線路上，KM1、KM4、KM5三個接觸器之間都有動斷觸頭進行聯(lián)鎖，使線路的動作更為安全可靠。
(3)搖臂升降和夾緊工作的自動循環(huán)
搖臂鉆床正常工作時，搖臂應(yīng)夾緊在立柱上。因此，在搖臂上升或下降之時，必須先松開夾緊裝置。當搖臂上升或下降到指定位置時，夾緊裝置又須將搖臂夾緊。本機床搖臂的松開，升（或降）、夾緊這個過程能夠自動完成。將十字開關(guān)扳到上升位置（即向上），觸頭SA1b閉合，接觸器KM4吸合，搖臂升降電動機起動正轉(zhuǎn)。這時候，搖臂還不會移動，電動機通過傳動機構(gòu)，先使一個輔助螺母在絲桿上旋轉(zhuǎn)上升，輔助螺母帶動夾緊裝置使之松開。當夾緊裝置松開的時候，帶動行程開關(guān)SQ2，其觸頭SQ2(6-14)閉合，為接通接觸器KM5作好準備。搖臂松開后，輔助螺母繼續(xù)上升，帶動一個主螺母沿著絲桿上升，主螺母則推動搖臂上升。搖臂升到預定高度，將十字開關(guān)扳到中間位置，觸頭SA1b斷開，接觸器KM4斷電釋放。電動機停轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。由于行程開關(guān)SQ2(6-14)仍舊閉合著，所以在KM4釋放后，接觸器KM5即通電吸合，搖臂升降電動機即反轉(zhuǎn)，這時電動機只是通過輔助螺母使夾緊裝置將搖臂夾緊。搖臂并不下降。當搖臂完全夾緊時，行程開關(guān)SQ2(6-14)即斷開，接觸器KM5就斷電釋放，電動機M4停轉(zhuǎn)。
搖臂下降的過程與上述情況相同。
SQ1是組合行程開關(guān)，它的兩對動斷觸點分別作為搖臂升降的極限位置控制，起終端保護作用。當搖臂上升或下降到極限位置時，由撞塊使SQ1(10-11)或(14-15)斷開，切斷接觸器KM4和KM5的通路，使電動機停轉(zhuǎn)，從而起到了保護作用。
SQ1為自動復位的組合行程開關(guān)，SQ2為不能自動復位的組合行程開關(guān)。
搖臂升降機構(gòu)除了電氣限位保護以外，還有機械極限保護裝置，在電氣保護裝置失靈時，機械極限保護裝置可以起保護作用。
(4)立柱和主軸箱的夾緊控制
本機床的立柱分內(nèi)外兩層，外立柱可以圍繞內(nèi)立柱作360°的旋轉(zhuǎn)。內(nèi)外立柱之間有夾緊裝置。立柱的夾緊和放松由液壓裝置進行，電動機拖動一臺齒輪泵。電動機正轉(zhuǎn)時，齒輪泵送出壓力油使立柱夾緊，電動機反轉(zhuǎn)時，齒輪泵送出壓力油使立柱放松。
立柱夾緊電動機用按鈕SB1和SB2及接觸器KM2和KM3控制，其控制為點動控制。按下按鈕SB1或SB2，KM2或KM3就通電吸合，使電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，將立柱夾緊或放松。松開按鈕，KM2或KM3就斷電釋放，電動機即停止。
立柱的夾緊松開與主軸箱的夾緊松開有電氣上的聯(lián)鎖。立柱松開，主軸箱也松開，立柱夾緊，主軸箱也夾緊（參看書后圖），當按SB2接觸器KM3吸合，立柱松開，KM3(6-22)閉合，中間繼電器KA通電吸合并自保。KA的一個動合觸頭接通電磁閥YV，使液壓裝置將主軸箱松開。在立柱放松的整個時期內(nèi)，中間繼電器KA和電磁閥YV始終保持工作狀態(tài)。按下按鈕SB1，接觸器KM2通電吸合，立柱被夾緊。KM2的動斷輔助觸頭(22-23)斷開，KA斷電釋放，電磁閥YV斷電，液壓裝置將主軸箱夾緊。
在該控制線路里，我們不能用接觸器KM2和KM3來直接控制電磁閥YV。因為電磁閥必須保持通電狀態(tài)，主軸箱才能松開。一旦YV斷電，液壓裝置立即將主軸箱夾緊。KM2和KM3均是點動工作方式，當按下SB2使立柱松開后放開按鈕，KM3斷電釋放，立柱不會再夾緊，這樣為了使放開SB2后，YV仍能始終通電就不能用KM3來直接控制YV，而必須用一只中間繼電器KA，在KM3斷電釋放后，KA仍能保持吸合，使電磁閥YV始終通電，從而使主軸箱始終松開。只有當按下SB1，使KM2吸合，立柱夾緊，KA才會釋放，YV才斷電，主軸箱也被夾緊。
四、Z3040B搖臂鉆床電氣線路的故障與維修
搖臂鉆床的工作過程是由電氣與機械、液壓系統(tǒng)緊密結(jié)合實現(xiàn)的。因此，在維修中不僅要注意電氣部分能否正常工作，也要注意它與機械和液壓部分的協(xié)調(diào)關(guān)系。下面僅分析搖臂鉆床的電氣故障。（注：故障不能一一列舉，僅舉一部分作說明）。
故障現(xiàn)象故障原因故障檢修
操作時一點反應(yīng)也沒有
1．電源沒有接通；
2．FU3燒斷或L11、L21導線有斷路或脫落；
1．檢查插頭、電源引線、電源閘刀；
2．檢查FU3、L11、L21線；
按SB3，KM不能吸合，但操作SA6，KM6能吸合36-37-38-KM線圈-L11中有斷路或接觸不良；用萬用表電阻檔對相關(guān)線路進行測量；
控制電路不能工作
1．FU5燒斷；
2．FR因主軸電機過載而斷開；
3．5號線或6號線斷開；
4．TC1變壓器線圈斷路；
5．TC1初級進線U21、V21中有斷路；
6．KM接觸器中L1相或L2相主觸點燒壞；
7．FU1中U11、V11相熔斷；
1．檢查FU5；
2．對FR進行手動復位；
3．查5、6號線；
4．查TC1；
5．查U21、V21線；
6．檢查KM主觸點并修復或更換；
7．檢查FU1；
主軸電機不能起動
1．十字開關(guān)接觸不良；
2．KM4(7-8)、KM5(8-9)常閉觸點接觸不良；
3．KM1線圈損壞；
1．更換十字開關(guān)；
2．調(diào)整觸點位置或更換觸點；
3．更換線圈；
主軸電機不能停轉(zhuǎn)KM1主觸點熔焊更換觸頭
搖臂升降后，不能夾緊
1．SQ2位置不當；
2．SQ2損壞；
3．連到SQ2的6、10、14號線中有脫落或斷路；
1．調(diào)整SQ2位置；
2．更換SQ2；
3．檢查6、10、14號線；
搖臂升降方向與十字開關(guān)標志的扳動方向相反搖臂升降電機M4相序接反更換M4相序
立柱能放松，但主軸箱不能放松
1．KM3(6-22)接觸不良；
2．KA(6-22)或KA(6-24)接觸不良；
3．KM2(22-23)常閉觸點不通；
4．KA線圈損壞；
5．YV線圈開路；
6．22、23、24號線中有脫落或斷路用萬用表電阻檔檢查相關(guān)部位并修復
五、Z3040B搖臂鉆床電氣模擬裝置的試運行操作
1.準備工作
(1)查看裝置背面各電器元件上的接線是否緊固，各熔斷器是否安裝良好；
(2)獨立安裝好接地線，設(shè)備下方墊好絕緣墊，將各開關(guān)置分斷位；
(3)插上三相電源。
2.操作試運行
(1)使裝置中漏電保護部分接觸器先吸合，再合上QS1；
(2)按下SB3，KM吸合，電源指示燈亮，說明機床電源已接通，同時主軸箱夾緊指示燈亮，說明YV沒有通電；
(3)轉(zhuǎn)動SA6，冷動泵電機工作，相應(yīng)指示燈亮；轉(zhuǎn)動SA3，照明燈亮；
(4)十字開關(guān)手柄向右，主軸電機M2旋轉(zhuǎn)，手柄回到中間M2即停；
(5)十字開關(guān)手柄向上，搖臂升降電機M4正轉(zhuǎn)，相應(yīng)指示燈亮，再把SQ2置于"上夾"位置，這是模擬實際中搖臂松開操作，然后再把十字開關(guān)手柄扳回中間，M4應(yīng)立即反轉(zhuǎn)，對應(yīng)指示燈亮，最后把SQ2置中間位置，M4停轉(zhuǎn)，這是模擬搖臂上升到指定高度后夾緊操作。以上即為搖臂上升和夾緊工作的自動循環(huán)。實際機床中，SQ2能自行動作，模擬裝置中靠手動模擬。搖臂下降與夾緊的自動循環(huán)與前面過程相類似。（十字開關(guān)向下，SQ2置"下夾"
）SQ1起搖臂升降的終端保護作用。
(6)按下SB1，立柱夾緊松開電機M3正轉(zhuǎn)，立柱夾緊，對應(yīng)指示燈亮。放開按鈕SB1，M3即停。
(7)按下SB2，M3反轉(zhuǎn)，立柱放松，相應(yīng)指示燈亮，同時KA吸合并自鎖，主軸箱放松，相應(yīng)指示燈亮，松開按鈕，M3即停轉(zhuǎn)，但KA仍吸合，主軸箱放松指示燈始終亮，要使主軸箱夾緊，可再按一下SB1。
(6)(7)即為立柱和主軸箱的夾緊、松開控制。（兩者有電氣上的聯(lián)鎖）。
(8)按下SB4，機床電源即被切斷。
六、Z3040B電氣控制線路故障圖及排除實習訓練指導
1.實習內(nèi)容
(1)用通電試驗方法發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，進行故障分析，并在電氣原理圖中用虛線標出最小故障范圍。
(2)按圖排除Z3040B型搖臂鉆床主電路或控制電路中，人為設(shè)置的兩個電氣自然故障點。
2.電氣故障的設(shè)置原則
(1)人為設(shè)置的故障點，必須是模擬機床在使用過程中，由于受到振動、受潮、高溫、異物侵入、電動機負載及線路長期過載運行、啟動頻繁、安裝質(zhì)量低劣和調(diào)整不當?shù)仍蛟斐傻?quot;自然"故障。
(2)切忌設(shè)置改動線路、換線、更換電器元件等由于人為原因造成的非"自然"的故障點。
(3)故障點的設(shè)置，應(yīng)做到隱蔽且設(shè)置方便，除簡單控制線路外，故障一般不宜設(shè)置在單獨支路或單一回路中。
(4)對于設(shè)置一個以上故障點的線路，其故障現(xiàn)象應(yīng)盡可能不要相互掩蓋。否則學生在檢修時，若檢查思路尚清楚，但檢修到定額時間的2/3還不能查出一個故障點時，可作適當?shù)奶崾尽?br>
(5)應(yīng)盡量不設(shè)置容易造成人身或設(shè)備事故的故障點，如有必要時，教師必須在現(xiàn)場密切注意學生的檢修動態(tài)，隨時作好采取應(yīng)急措施的準備。
(6)設(shè)置的故障點，必須與學生應(yīng)該具有的修復能力相適應(yīng)。
3.實習步驟
(1)先熟悉原理，再進行正確的通電試車操作。
(2)熟悉電器元件的安裝位置，明確各電器元件作用。
(3)教師示范故障分析檢修過程（故障可人為設(shè)置）。
(4)教師設(shè)置讓學生知道的故障點，指導學生如何從故障現(xiàn)象著手進行分析，逐步引導到采用正確的檢查步驟和檢修方法。
(5)教師設(shè)置人為的自然故障點，由學生檢修。
4.實習要求
(1)學生應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象，先在原理圖中正確標出最小故障范圍的線段，然后采用正確的檢查和排故方法并在定額時間內(nèi)排除故障。
(2)排除故障時，必須修復故障點，不得采用更換電器元件、借用觸點及改動線路的方法，否則，作不能排除故障點扣分。
(3)檢修時，嚴禁擴大故障范圍或產(chǎn)生新的故障，并不得損壞電器元件。
故障設(shè)置一覽表
故障開關(guān)故障現(xiàn)象
K1機床不工作
K2機床不工作
K3主軸電機不能啟動
K4主軸電機不能啟動
K5搖臂不能上升
K6搖臂不能上升
K7搖臂不能下降
K8搖臂不能下降
K9立柱不能夾緊
K10立柱不能夾緊
K11立柱不能松開
K12立柱不能松開
K13主軸箱不能保持松開
K14主軸箱不能松開
K15機床不能啟動
K16冷卻泵不能啟動
K17照明燈不亮
K18主軸不工作
K19立柱夾緊電機不工作
K20搖臂不能升降
