鉆床是一種用途廣泛的孔加工機(jī)床。它主要是用鉆頭鉆削精度要求不太高的孔，另外還可用來(lái)擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔，以及刮平面、攻螺紋等。鉆床的結(jié)構(gòu)形式很多，有立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床及多軸鉆床等。搖臂鉆床是一種立式鉆床，它適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔的大型零件的孔加工。本節(jié)以Z3050型搖臂鉆床為例進(jìn)行分析。

Z3050型搖臂鉆床的含義為：

    一、主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式

    圖7－9是Z3050搖臂鉆床的外形圖。Z3050搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、工作臺(tái)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(dòng)配合，借助于絲桿，搖臂可沿著外立柱上下移動(dòng)，但兩者不能做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以搖臂將與外立柱一起相對(duì)內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱

是一個(gè)復(fù)合的部件，它具有主軸及主軸旋轉(zhuǎn)部件和主軸進(jìn)給的全部變速和操縱機(jī)構(gòu)。主軸箱可沿著搖臂上的水平導(dǎo)軌做徑向移動(dòng)。當(dāng)進(jìn)行加工時(shí)，可利用特殊的夾緊機(jī)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(dǎo)軌上，然后進(jìn)行鉆削加工。

    鉆削加工時(shí)，主運(yùn)動(dòng)為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為主軸的垂直移動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)為搖臂在外立柱上的升降運(yùn)動(dòng)、搖臂與外立柱一起沿內(nèi)立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)及主軸箱在搖臂上的水平移動(dòng)。

圖7－9  Z3050搖臂鉆床結(jié)構(gòu)示意圖

二、 搖臂鉆床的電力拖動(dòng)及控制要求

    1．由于搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)部件較多，為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，需使用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)承擔(dān)主鉆削及進(jìn)給任務(wù)，搖臂升降、夾緊放松和冷卻泵各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。

2．為了適應(yīng)多種加工方式的要求，主軸及進(jìn)給應(yīng)在較大范圍內(nèi)調(diào)速。但這些調(diào)速都是機(jī)械調(diào)速，用手柄操作變速箱調(diào)速，對(duì)電動(dòng)機(jī)無(wú)任何調(diào)速要求。主軸變速機(jī)構(gòu)與進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)在一個(gè)變速箱內(nèi)，由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。

    3．加工螺紋時(shí)要求主軸能正反轉(zhuǎn)。搖臂鉆床的正反轉(zhuǎn)一般用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)只需單方向旋轉(zhuǎn)。

    4．搖臂升降由單獨(dú)的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，要求能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。

    5．搖臂的夾緊與放松以及立柱的夾緊與放松由一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)配合液壓裝置來(lái)完成，要求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)。搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的徑向移動(dòng)在中小型搖臂鉆床上都采用手動(dòng)。

    6．鉆削加工時(shí)，為對(duì)刀具及工件進(jìn)行冷卻，需要一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)冷卻泵輸送冷卻液。

    7．各部分電路之間有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖。

    三、 電氣控制線路分析

圖7－10是Z3050型搖臂鉆床的電氣控制線路的主電路和控制電路圖。

（一）主電路分析

   Z3050型搖臂鉆床共有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，除冷卻泵電動(dòng)機(jī)采用開關(guān)直接起動(dòng)外，其余三臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)均采用接觸器直接起動(dòng)。

    M1是主軸電動(dòng)機(jī)，由交流接觸器KMl控制，只要求單方向旋轉(zhuǎn)，主鈾的正反轉(zhuǎn)由機(jī)械手柄操作。M1裝在主軸箱頂部，帶動(dòng)主軸及進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，熱繼電器FRl是過載保護(hù)元件。

    M2是搖臂升降電動(dòng)機(jī)，裝于主軸頂部，用接觸器KM2和KM3控制正反轉(zhuǎn)。因?yàn)樵撾妱?dòng)機(jī)短時(shí)間工作，故不設(shè)過載保護(hù)電器。

    M3是液壓油泵電動(dòng)機(jī)，可以做正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)。正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)的起動(dòng)與停止由接觸器KM4和KM5控制。熱繼電器FR2是液壓油泵電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)電器。該電動(dòng)機(jī)的主要作用是供給夾緊裝置壓力油、實(shí)現(xiàn)搖臂和立柱的夾緊與松開。

    M4是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，功率很小，由開關(guān)直接起動(dòng)和停止。

（二）．控制電路分析

1．主軸電動(dòng)機(jī)Ml的控制

按起動(dòng)按鈕SB2，則接觸器KMl吸合并自鎖，使主電動(dòng)機(jī)Ml起動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)指示燈HL3亮。按停止按鈕SB1，則接觸器KMl釋放，使主電動(dòng)機(jī)M1停止旋轉(zhuǎn)，同時(shí)指示燈HL3熄滅。

2．搖臂升降控制

（1）搖臂上升。Z3050型搖臂鉆床搖臂的升降由M2拖動(dòng)，SB3和SB4分別為搖臂升、降的點(diǎn)動(dòng)按鈕（裝在主軸箱的面板上，其安裝位置如圖7—9所示），由SB3、SB4和KM2、KM3組成具有雙重互鎖的M2正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制電路。因?yàn)閾u臂平時(shí)是夾緊在外立柱上的，所以在搖臂升降之前，先要把搖臂松開，再由M2驅(qū)動(dòng)升降；搖臂升降到位后，再重新將它夾緊。而搖臂的松、緊是由液壓系統(tǒng)完成的。在電磁閥YV線圈通電吸合的條件下，液壓泵電動(dòng)機(jī)M3正轉(zhuǎn)，正向供出壓力油進(jìn)入搖臂的松開油腔，推動(dòng)松開機(jī)構(gòu)使搖臂松開，搖臂松開后，行程開關(guān)SQ2動(dòng)作、SQ3復(fù)位；若M3反轉(zhuǎn)，則反向供出壓力油進(jìn)入搖臂的夾緊油腔，推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)使搖臂夾緊，搖臂夾緊后，行程開關(guān)SQ3動(dòng)作、SQ2復(fù)位。由此可見，搖臂升降的電氣控制是與松緊機(jī)構(gòu)液壓一機(jī)械系統(tǒng)（M3與YV）的控制配合進(jìn)行的。下面以搖臂的上升為例，分析控制的全過程：

按住搖臂上升按鈕SB3→SB3動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，切斷KM3線圈支路；SB3動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（1－5）→時(shí)間繼電器KT線圈通電→KT動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（13－14），KM4線圈通電，M3正轉(zhuǎn)；延時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)（1－17）閉合，電磁閥線圈YV通電，搖臂松開→行程開關(guān)SQ2動(dòng)作→SQ2動(dòng)斷觸點(diǎn)（6－13）斷開，KM4線圈斷電，M3停轉(zhuǎn)；SQ2動(dòng)合觸點(diǎn)（6－8）閉合，KM2線圈通電，M2正轉(zhuǎn)，搖臂上升→搖臂上升到位后松開SB3→KM2線圈斷電，M2停轉(zhuǎn)；KT線圈斷電→延時(shí)1～3S，KT動(dòng)合觸點(diǎn)（1－17）斷開，YV線圈通過SQ3（1－17）→仍然通電；KT動(dòng)斷觸點(diǎn)（17－18）閉合，KM5線圈通電，M3反轉(zhuǎn)，搖臂夾緊→搖臂夾緊后，壓下行程開關(guān)SQ3，SQ3動(dòng)斷觸點(diǎn)（1－17）斷開，YV線圈斷電；KM5線圈斷電，M3停轉(zhuǎn)。

搖臂的下降由SB4控制KM3→M2反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其過程可自行分析。時(shí)間繼電器KT的作用是在搖臂升降到位、M2停轉(zhuǎn)后，延時(shí)1～3s再起動(dòng)M3將搖臂夾緊，其延時(shí)時(shí)間視從M2停轉(zhuǎn)到搖臂靜止的時(shí)間長(zhǎng)短而定。KT為斷電延時(shí)類型，在進(jìn)行電路分析時(shí)應(yīng)注意。

如上所述，搖臂松開由行程開關(guān)SQ2發(fā)出信號(hào)，而搖臂夾緊后由行程開關(guān)SQ3發(fā)出信號(hào)。

如果夾緊機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，搖臂夾不緊；或者因SQ3的位置安裝不當(dāng)，在搖臂已夾緊后SQ3仍不能動(dòng)作，則SQ3的動(dòng)斷觸點(diǎn)（1—17）長(zhǎng)時(shí)間不能斷開，使液壓泵電動(dòng)機(jī)M3出現(xiàn)長(zhǎng)期過載，因此M3須由熱繼電器FR2進(jìn)行過載保護(hù)。

    搖臂升降的限位保護(hù)由行程開關(guān)SQl實(shí)現(xiàn)，SQl有兩對(duì)動(dòng)斷觸點(diǎn)：SQl—1（5—6）實(shí)現(xiàn)上限位保護(hù)，SQl—2（7—6）實(shí)現(xiàn)下限位保護(hù)。

 （2）主軸箱和立柱松、緊的控制。

    主軸箱和立柱的松、緊是同時(shí)進(jìn)行的，SB5和SB6分別為松開與夾緊控制按鈕，由它們點(diǎn)動(dòng)控制KM4、KM5→控制M3的正、反轉(zhuǎn)，由于SB5、SB6的動(dòng)斷觸點(diǎn)（17—20—21）串聯(lián)在YV線圈支路中。所以在操作SB5、SB6使M3點(diǎn)動(dòng)作的過程中，電磁閥YV線圈不吸合，液壓泵供出的壓力油進(jìn)入主軸箱和立柱的松開、夾緊油腔，推動(dòng)松、緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸箱和立柱的松開、夾緊。同時(shí)由行程開關(guān)SQ4控制指示燈發(fā)出信號(hào)：主軸箱和立柱夾緊時(shí)，SQ4的動(dòng)斷觸點(diǎn)（201—202）斷開而動(dòng)合觸點(diǎn)（201—203）閉合，指示燈HLl滅HL2亮；反之，在松開時(shí)SQ4復(fù)位，HLl亮而HL2滅。

（三）輔助電路

    包括照明和信號(hào)指示電路。照明電路的工作電壓為安全電壓36V，信號(hào)指示燈的工作電壓為6V，均由控制變壓器TC提供。

四、Z3050型搖臂鉆床常見電氣故障的診斷與檢修

    Z3050型搖臂鉆床控制電路的獨(dú)特之處，在于其搖臂升降及搖臂、立柱和主軸箱松開與夾緊的電路部分，下面主要分析這部分電路的常見故障：

（一）搖臂不能松開

    搖臂作升降運(yùn)動(dòng)的前提是搖臂必須完全松開。搖臂和主軸箱、立柱的松、緊都是通過液壓泵電動(dòng)機(jī)M3的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此先檢查一下主軸箱和立柱的松、緊是否正常。如果正常，則說(shuō)明故障不在兩者的公共電路中，而在搖臂松開的專用電路上。如時(shí)間繼電器KT的線圈有無(wú)斷線，其動(dòng)合觸點(diǎn)（1—17）、（13—14）在閉合時(shí)是否接觸良好，限位開關(guān)SQl的觸點(diǎn)SQl—1（5—6）、SQl—2（7—6）有無(wú)接觸不良，等等。

    如果主軸箱和立柱的松開也不正常，則故障多發(fā)生在接觸器KM4和液壓泵電動(dòng)機(jī)M3這部分電路上。如KM4線圈斷線、主觸點(diǎn)接觸不良，KM5的動(dòng)斷互鎖觸點(diǎn)（14—15）接觸不良等。如果是M3或FR2出現(xiàn)故障，則搖臂、立柱和主軸箱既不能松開，也不能夾緊。

（二）搖臂不能升降

    除前述搖臂不能松開的原因之外，可能的原因還有：

    （1）行程開關(guān)SQ2的動(dòng)作不正常，這是導(dǎo)致?lián)u臂不能升降最常見的故障。如SQ2的安裝位置移動(dòng)，使得搖臂松開后，SQ2不能動(dòng)作，或者是液壓系統(tǒng)的故障導(dǎo)致?lián)u臂放松不夠，SQ2也不會(huì)動(dòng)作，搖臂就無(wú)法升降。SQ2的位置應(yīng)結(jié)合機(jī)械、液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，然后緊固。

    （2）搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2、控制其正反轉(zhuǎn)的接觸器KM2、KM3以及相關(guān)電路發(fā)生故障，也會(huì)造成搖臂不能升降。在排除了其他故障之后，應(yīng)對(duì)此進(jìn)行檢查。

    （3）如果搖臂是上升正常而不能下降，或是下降正常而不能上升，則應(yīng)單獨(dú)檢查相關(guān)的電路及電器部件（如按鈕開關(guān)、接觸器、限位開關(guān)的有關(guān)觸點(diǎn)等）。

（三）搖臂上升或下降到極限位置時(shí)，限位保護(hù)失靈

    檢查限位保護(hù)開關(guān)SQl，通常是SQl損壞或是其安裝位置移動(dòng)。

（四）搖臂升降到位后夾不緊

    如果搖臂升降到位后夾不緊（而不是不能夾緊），通常是行程開關(guān)SQ3的故障造成的。如果SQ3移位或安裝位置不當(dāng)，使SQ3在夾緊動(dòng)作未完全結(jié)束就提前吸合，M3提前停轉(zhuǎn)，從而造成夾不緊。

（五）搖臂的松緊動(dòng)作正常，但主軸箱和立柱的松、緊動(dòng)作不正常應(yīng)重點(diǎn)檢查：

（1）控制按鈕SB5、SB6，其觸點(diǎn)有無(wú)接觸不良，或接線松動(dòng)。

（2）液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障。