Z35型摇臂钻床电气控制

渤海石油职业学院电气自动化技术专业课程论文Z35型摇臂钻床电气控制电路设计学生姓名：闫亚涛专业班级：09 电气自动化2班指导教师：_________ 赵凤新______完稿日期2011-12-23课程设计任务书、设计目的工厂电气控制设备课程设计是培养学生综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力，同时还培养学生查阅图书资料、手册、各种工具书的能力，培养学生绘图和书写技术报告的能力。

二、设计班级2009 电气三、设计题目Z35 摇臂钻床的电气控制线路四、设计内容及要求：1、设计要求：Z35摇臂钻床有四台笼型异步电动机拖动，主轴电动机M1的功率3KW摇臂升降电动机M2功率1.1KW 点动运行，液压泵电动机M3的功率0.6KW 冷却泵电动机M4功率0.125KW控制电路采用十字开关操作，它能实现主轴起停和摇臂升降的联锁，它有五个位置，各位置工作情况如下表：2、设计内容：（1）画出主线路和控制线路（2）有短路、过载和零压保护（3）有必要的照明电路（4）并叙述摇臂上升的操作过程（5）选择电器元件，编制元件目录清单（6）绘制电器元件的布置图和安装接线图五、课程设计报告要求：1、封面：写清题目、班级、姓名、指导教师。

2、目录3、正文：要求字迹工整，思路清晰4、课程设计的体会5、参考书目六、考核办法及成绩总成绩我拟控制系统效果成绩+课程设计报告成绩+答辩成绩第1章Z35型摇臂钻床的简介 (1)1.1 Z35型摇臂钻床的主要结构 (1)1.2 Z35型摇臂钻床的运动形式 (1)1.3 Z35型摇臂钻床电气拖动特点及控制要求 (1)1.4摇臂钻床的日常保护 (2)第2章Z35型摇臂钻床的传动方案 (3)2.1 Z35型摇臂钻床的调速 (3)2.2 Z35型摇臂钻床的正反转 (3)第3章Z35型摇臂钻床电气控制线路 (4)3.1主电路设计 (4)3.2控制电路设计 (4)第4章Z35型摇臂钻床电器元件选择 (6)第5章电器元件布置图7第6章课程设计总结 (8)参考文献 (9)第1章Z35型摇臂钻床的简介1.1 Z35型摇臂钻床的主要结构摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。

Z35型摇臂钻床电气控制电路设计摇臂钻床是一种常用的金属加工设备，主要用于对金属材料进行孔加工。

为了有效控制钻床的运行，需要设计一个电气控制电路来实现对钻床的电气控制。

一、电气控制电路的功能和要求1.钻孔控制：能够实现钻孔的启动和停止控制，以及钻孔进给速度的调节。

2.进给控制：能够实现刀具进给的启动和停止控制，以及进给速度的调节。

3.保护功能：能够监测钻孔过程中的异常情况，如过载、过流等，并及时停止钻孔。

4.人工操作：能够提供方便的人机界面，方便操作人员对钻床进行控制和监测。

二、电气控制电路的设计方案1.钻孔控制电路钻孔控制电路主要由按钮开关、电磁继电器和交流电机组成。

按钮开关用于启动和停止钻孔，电磁继电器用于控制交流电机的启动和停止，同时可以实现正反转的控制。

另外，还需要一个可变电阻来实现钻孔进给速度的调节。

2.进给控制电路进给控制电路主要由按钮开关、电磁继电器和直流电机组成。

按钮开关用于启动和停止进给，电磁继电器用于控制直流电机的启动和停止，同时可以实现正反转的控制。

同样，还需要一个可变电阻来实现进给速度的调节。

3.保护功能电路保护功能电路主要由过载保护器、过流保护器和断路器组成。

过载保护器和过流保护器用于监测钻孔过程中的异常情况，并及时切断电路，防止损坏设备。

断路器用于切断整个电气控制电路的电源，以保护人员安全。

4.人工操作电路人工操作电路主要由指示灯、报警器和触摸屏组成。

指示灯用于显示钻孔和进给状态，报警器用于发出警报，提醒操作人员注意钻床的工作状态。

触摸屏用于提供方便的人机界面，操作人员可以通过触摸屏对钻床进行控制和监测。

三、电气控制电路的工作原理1.钻孔控制电路的工作原理：当操作人员按下钻孔按钮开关时，按钮开关闭合，电磁继电器接通，交流电机启动。

同时，可变电阻通过调节电流大小来实现钻孔进给速度的调节。

当操作人员再次按下钻孔按钮开关时，按钮开关断开，电磁继电器断电，交流电机停止。

2.进给控制电路的工作原理：当操作人员按下进给按钮开关时，按钮开关闭合，电磁继电器接通，直流电机启动。

3.5Z35 型摇臂钻床电气控制线路Z35型摇臂钻床电气控制线路如图3.18所示。

1.主电路Z35型摇臂钻床有4台电动机。

即主轴电动机M2、摇臂升降电动机M3、立柱夹紧与松开电动机M4及冷却泵电动机M1。

为满足攻螺纹工序，要求主轴能实现正反转，而主轴电动机M2只能正转，主轴的正反转是采用摩擦离合器来实现的。

3.18 图Z35 型摇臂钻床电气控制线路摇臂升降电动机能正反转控制，当摇臂上升(或下降)到达预定的位置时，摇臂能在电气和机械夹紧装置的控制下，自动夹紧在外立柱上。

摇臂的套筒部分与外立柱是滑动配合，通过传动丝杠，摇臂可沿着外立柱上下移动，但不能作相对回转运动，而摇臂与外立柱可以一起相对内立柱作360°的回转运动。

外立柱的夹紧、放松是由立柱夹紧放松电动机M4的正反转并通过液压装置来进行的。

冷却泵电动机M1供给钻削时所需的冷却液。

2.控制电路主轴电动机M2和摇臂升降电动机M3采用十字开关SA进行操作，十字开关的塑料盖板上有一个十字形的孔槽。

根据工作需要可将操作手柄分别扳在孔槽内5个不同的位置上，即左、右、上、下和中间5个位置。

在盖板槽孔的左、右、上、下4个位置的后面分别装有一个微动开关，当操作手柄分别扳到这4个位置时，便相应压下后面的微动开关，其动•86·第 3章常用机床电气控制线路•87·合触点闭合而接通所需的电路。

操作手柄每次只能扳在一个位置上，亦即4个微动开关只能有一个被压而接通，其余仍处于断开状态。

当手柄处于中间位置时，4个微动开关都不受压，全部处于断开状态。

图 3.18中用小黑圆点分别表示十字开关SA的4个位置。

(1)主轴电动机M2的控制：将十字开关SA扳在左边的位置，这时SA仅有左面的触点闭合，使零压继电器KA的线圈得电吸合，KA的动断触点闭合自锁。

再将十字开关SA 扳到右边位置，仅使SA右面的触点闭合，接触器KM1的线圈得电吸合，KM1主触点闭合，主轴电动机M2通电运转，钻床主轴的旋转方向由主轴箱上的摩擦离合器手柄所扳的位置决定。

Z35型摇臂钻床的电气控制原理与维修姓名：张华三单位：镔鑫特钢有限公司摘要：先合上电源开关QS1，将十字开关SA的手柄扳到左侧位置，SA（2-3）接通，零压继电器KA线圈通电，如果电源电压正常，则KA（2-3）接通自锁，为各台电动机通电作好准备。

1、Z35型摇臂钻床简介Z35型摇臂钻床用来对大型零件进行钻孔、扩孔、锪孔、铰孔和攻螺纹等。

它主要由底座、内立柱、摇臂、主轴箱、工作台和外立柱等部分组成，如图14-7所示。

底座上固定着工作台和钻床的内立柱，在内立柱的外面套着外立柱，外立柱可绕内立柱回转3600。

摇臂的一端套在外立柱上，它们之间为滑动配合，可作上下移动，但是不能转动。

摇臂上有主轴箱，主轴箱可沿摇臂水平移动。

在主轴箱上有主轴和主轴电动机，还有主轴转动的传动机构和主轴纵向进给运动的传动机构。

为了满足多种钻削和攻螺纹的要求，主轴应能正、反转和较大范围的调速。

这些要求都是通过机械方法来实现的。

主轴电动机要同时拖动主轴转动和进给运动，所以功率较大。

摇臂的升降和立柱夹紧、放松都要求电动机能正、反转。

在摇臂升降时，不允许主轴电动机同时转动，所以要求控制线路进行联锁。

在钻削时，主轴箱、摇臂、外立柱均要紧固在位置上，靠机一电结合的方法来实现。

在钻削中钻头和加工件会产生热量，所以需要用冷却泵电动机输送冷却液。

此外还要求控制线路有过载保护、短路保护、限位保护和零压保护等。

2、主要电器设备及主要环节。

Z35型摇臂钻床的电气控制线路如图所示。

电路中有四台鼠笼式异步电动机。

其中M1是冷却泵电动机，功率为0.125KW，由于功率较小，所以采用转换开关QS2直接控制，不设过载保护。

M2是主轴电动机，功率为5.5KW，用热继电器FR作过载保护。

摇臂升降M3电动机和M4立柱夹紧、松开电动机的功率都较小，分别为1.5KW 和0.8KW，具有正、反转控制，因是短期工作制，故不设过载保护。

M2、M3、M4的功率不大，所以采用直接起动。

Z35型摇臂钻床的电气控制原理与维修姓名：张华三单位：镔鑫特钢有限公司摘要：先合上电源开关QS1，将十字开关SA的手柄扳到左侧位置，SA（2-3）接通，零压继电器KA线圈通电，如果电源电压正常，则KA（2-3）接通自锁，为各台电动机通电作好准备。

1、Z35型摇臂钻床简介Z35型摇臂钻床用来对大型零件进行钻孔、扩孔、锪孔、铰孔和攻螺纹等。

它主要由底座、内立柱、摇臂、主轴箱、工作台和外立柱等部分组成，如图14-7所示。

底座上固定着工作台和钻床的内立柱，在内立柱的外面套着外立柱，外立柱可绕内立柱回转3600。

摇臂的一端套在外立柱上，它们之间为滑动配合，可作上下移动，但是不能转动。

摇臂上有主轴箱，主轴箱可沿摇臂水平移动。

在主轴箱上有主轴和主轴电动机，还有主轴转动的传动机构和主轴纵向进给运动的传动机构。

为了满足多种钻削和攻螺纹的要求，主轴应能正、反转和较大范围的调速。

这些要求都是通过机械方法来实现的。

主轴电动机要同时拖动主轴转动和进给运动，所以功率较大。

摇臂的升降和立柱夹紧、放松都要求电动机能正、反转。

在摇臂升降时，不允许主轴电动机同时转动，所以要求控制线路进行联锁。

在钻削时，主轴箱、摇臂、外立柱均要紧固在位置上，靠机一电结合的方法来实现。

在钻削中钻头和加工件会产生热量，所以需要用冷却泵电动机输送冷却液。

此外还要求控制线路有过载保护、短路保护、限位保护和零压保护等。

2、主要电器设备及主要环节。

Z35型摇臂钻床的电气控制线路如图所示。

电路中有四台鼠笼式异步电动机。

其中M1是冷却泵电动机，功率为0.125KW，由于功率较小，所以采用转换开关QS2直接控制，不设过载保护。

M2是主轴电动机，功率为5.5KW，用热继电器FR作过载保护。

摇臂升降M3电动机和M4立柱夹紧、松开电动机的功率都较小，分别为1.5KW 和0.8KW，具有正、反转控制，因是短期工作制，故不设过载保护。

M2、M3、M4的功率不大，所以采用直接起动。

Z35型摇臂钻床电气控制电路一、主电路分析Z35型摇臂钻床共配置4台电动机（见图1-6）o Ml为冷却泵电动机，由开关QS2控制。

M2为主轴电动机，由接触器KMl控制，只能正转，主轴正、反转则由机械手柄操作通过双向片式摩擦离合器来实现。

通过改变主轴箱中的齿轮传动比能实现不同切削速度。

M3为摇臂升降电动机，由接触器KM2、KM3控制正、反转，以实现摇臂上升或下降。

当摇臂升（或降）到预定位置时，摇臂能在电气和机械夹紧装置配合下，自动夹紧在外立柱上。

摇臂可沿立柱上、下移动，而摇臂与外立柱可以一起相对内立柱作360。

的回转运动，外立柱的夹紧与放松是通过立柱夹紧或放松电动机M4的正反转并通过液压装置进行的，M4由接触器KM4和KMS控制其正、反转。

二、控制电路分析合上开关QSl,电流经接线排YG给电动机M2~M4主电路供电，并通过控制变压器TC给控制电路供电，控制电路电压为127V o1.主轴电动机M2的控制将十字开关扳至左边的位置，在图［10］区的触点SA （3- 4）闭合，使电压继电器KV得电吸合并自锁，为其他控制电路得电作准备，主轴和摇臂升降控制是在电压继电器KV得电并自锁的前提下进行的。

将十字开关柄扳到右边位置，在图［11］区的触点SA (4-5)闭合，使KMl得电吸合，在图［3］区的主触点闭合，使电动机M2得电启动运转，经主传动链带动主轴旋 转。

主轴的旋转方向由主轴箱上的摩擦离合器手柄所扳的位置来 决定。

将十字开关手柄扳至中间位置，SA 的触点全部断开，KMl 失电释放，电动机Ml 失电停转，主轴也停止转动。

期曲靠郛了田≡墟蜜期斜期Z 女株一点弱 ㈱M捐力2 .摇臂升降的控制摇臂松开后才能进行升降，升或降到位后必须将摇臂夹紧。

摇臂升降是由电气和机械传动联合控制的，能自动完成摇臂松开 T 摇臂上升或下降一摇臂夹紧的过程。

要使摇臂上升，将十字开关手柄扳到向“上”位置，SA 的触 点SA (4-6)闭合，使KM2得电吸合，使其在图［4］区主触点 闭合，电动机M3正转启动运转；KM2的辅助动断触点KM2(IO-II)断开，使KM3不能得电，实现互锁。

Z35型摇臂钻床的电气控制原理与维修
一、电气控制原理：
1.主驱动电路：摇臂钻床的主导电机主要由交流变频器控制，变频器
可以实现无级调速和转向控制。

2.表进给电路：表进给电路主要由交流伺服电机和伺服驱动器组成，
通过控制伺服电机的转动来实现工作台的进给运动。

4.切削冷却电路：切削冷却电路主要由冷却泵和冷却液箱组成，通过
控制冷却泵工作来实现对切削过程的冷却。

二、维修方法：
1.故障现象分析：在维修过程中，需要根据故障现象对设备进行分析，例如摇臂不能移动、电机无法启动、无法切削等。

2.电气接触检查：检查设备的电气连接情况，确保电气接触良好，无
松动和接触不良的现象。

3.电气元件检查：检查设备中的电气元件，如保险丝、继电器、开关等，是否存在损坏或老化现象，如有需要及时更换。

4.电气线路检查：检查设备中的电气线路是否有短路、断路或接触不
良等问题，及时修复或更换损坏的线路。

5.设备参数设置：根据设备的工作要求，需要对设备的参数进行设置，如变频器的转速和转向、伺服驱动器的运动参数等。

6.故障排除测试：在修复后，需要对设备进行测试，确保设备的正常
运转和各项功能正常。

总结：Z35型摇臂钻床的电气控制原理与维修需要对设备的电路和元件进行检查和修理，并根据设备的工作要求进行参数设置，以确保设备的正常运转和工作效果。

在维修过程中需要注意安全，并及时更换损坏的部件和线路，以保证设备的使用寿命和工作效率。

第 章机床电气控制电路4型摇臂钻床采用4台电动机拖动，分别是主轴电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机，这些电动机都采用直接启动方式。

② 摇臂钻床为了适应多种形式的加工，要求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，为此这两项运动由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。

摇臂钻床主轴的正、反转一般采用机械方法实现。

因此主轴电动机只需要单向旋转。

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采用机械操作、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，则备有液压泵电动机，拖动液压泵提供压力油来实现。

液压泵电动机要求能正、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 具有必要的连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。

4.4.2 Z35型摇臂钻床电气控制电路Z35型摇臂钻床电气控制电路如图4.4.2所示，其电气元件明细表见表4.4.1。

表4.4.1 Z35型摇臂钻床电气元件明细表代号元 件 名 称作 用代号元 件 名 称作 用M 1 冷却泵电动机 带动冷却泵供给冷却液QS 2 转换开关 冷却泵电动机开关 M 2 主轴电动机 主轴传动 SA 十字开关 控制M 2和M 3 M 3 摇臂升降电动机摇臂升降传动 QS 3 照明开关 照明开关 M 4 立柱夹紧松开电动机立柱夹紧松开传动KV 零压继电器 零压保护 KM 1 交流接触器 控制M 2 FR 热继电器 M 2过载保护 KM 2 交流接触器 控制M 3正转 SQ 2 鼓形转换开关 控制摇臂升降 KM 3 交流接触器 控制M 3反转 SQ 1 行程开关 摇臂上升终端保护 KM 4 交流接触器 控制M 4正转 SQ 3 行程开关 摇臂下降终端保护 KM 5 交流接触器 控制M 4反转 SB 1 按钮 M 4正转点动控制 FU 1 熔断器 总电源短路保护 SB 2 按钮 M 4反转点动控制 FU 2 熔断器 M 3、M 4短路保护 TC 变压器 控制电路、照明低压电源FU 3 熔断器 照明电路短路保护 EL 照明灯 低压照明FU 4 熔断器 控制电路短路保护YG 汇流环QS 1转换开关电源总开关Z35型摇臂钻床是万能钻床，可用于钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹等多种用途，适合于加工多孔的大型工件。

大学《电气控制技术》课程设计（论文）\题目： Z35型摇臂钻床电气控制电路设计院（系）：专业班级：、学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：%课程设计（论文）任务及评语目录第1章 Z35型摇臂钻床的简介 (1)Z35型摇臂钻床的主要结构 (1)Z35型摇臂钻床的运动形式 (1)Z35型摇臂钻床电气拖动特点及控制要求 (1)摇臂钻床的日常保护 (2)第2章 Z35型摇臂钻床的传动方案 (3)Z35型摇臂钻床的调速 (3)Z35型摇臂钻床的正反转 (3)第3章 Z35型摇臂钻床电气控制线路 (4)主电路设计 (4)控制电路设计 (4)第4章 Z35型摇臂钻床电器元件选择 (7)第5章课程设计总结 (8)参考文献......................................................................... .. (9)第1章 Z35型摇臂钻床的简介Z35型摇臂钻床的主要结构摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。

内立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做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，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱来回转主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、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。

Z35型摇臂钻床的运动形式当进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工一边进行纵向进给，其运动形式为：（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；（2）入给运动为主轴的纵向入给；（3）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。