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Z3040搖臂鉆床的PLC技術改造設計

臂鉆床利用旋轉的鉆頭對工件進行加工，它由底座、內外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺構成：主軸箱固定在搖臂上，可以沿搖臂徑向運動；搖臂借助于絲杠，可以做升降運動；也可以與外立柱固定在一起，沿內立柱旋轉。在進行鉆削加工時，通過夾緊裝置，主軸箱緊固在搖臂上，搖臂緊固在外立柱上，外方柱緊固在內立柱上。

??Z3040搖臂鉆床的機械結構和主要運動

??1. Z3040搖臂鉆床的機械結構

??Z3040搖臂鉆床的結構組成如圖7-11所示。

??圖7-11 Z3040型搖臂鉆床的結構示意圖

??1-底座;2-工作臺;3-進給量預置手輪;4-離合器操縱桿;5-電源自動開關;6-冷卻泵自動開關;7-外立柱;8-招聘上下運動極限保護行程開關觸桿;9-福臂升降電動機;10-升降傳動就杠;11-搖臂：12-主軸驅動電機13-主軸箱：14-電氣設備操作按鈕盒;15-組合閥手柄;16-手動進給小手輪;17-內齒離合器操作手柄;18-主軸

??2. Z3040搖臂鉆床的主要運動

??搖臂鉆床的內立柱固定在底座的一端，在它的外面套有外立柱，外立柱可繞內立柱回轉360°。搖臂的一端有套筒，它套裝在外立柱上，并借助絲杠的正反轉可沿外立柱做上下移動；由于該絲杠與外立柱連成一起，且升降螺母固定在搖臂上，所以搖臂不能繞外立柱轉動，

??只能與外立柱一起繞內立柱轉動。主軸箱是一個復合部件，它由主傳動電動機、主軸和主軸傳動機構、進給和變速機構，以及機床的操作機構等部分組成，主軸箱安裝在搖臂的水平導軌上，可通過手輪操作使其在水平導軌上沿搖臂移動。當進行加工時，由特殊的夾緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導軌上，外立柱緊固在內立柱上，播臂緊固在外立柱上，然后進行鉆削加工。鉆削加工時，鉆頭一面進行旋轉切削，一面進行縱向進給。

??Z3040型搖臂鉆床的主運動為主軸旋轉(產生切削)運動。進給運動為主軸的縱向進給。輔助運動包括搖臂在外立柱上的垂直運動(搖臂的升降)，搖臂與外立柱一起繞內立柱的旋轉運動及主軸箱沿搖臂長度方向的運動。對于搖臂在立柱上的升降時的松開與夾緊，Z3040型搖臂鉆床則是依靠液壓推動松緊機構自動進行的。Z3040型搖臂鉆床的結構與運動情況示意圖如圖7-12所示。

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??圖7-12 Z3040搖臂鉆床的結構與運動情況示意圖

??Z3040搖臂鉆床的“繼電器-接觸器”控制電路

??Z3040搖臂鉆床的電氣控制電路如圖7-13所示。它主要包括主軸電動機M1的控制、搖臂升降電動機M2、液壓泵電動機M3和冷卻泵電動機M4的控制，以及立柱主軸箱的松開和夾緊控制等。

??圖7-13 Z304搖臂鉆床的電氣控制電路

??(a)主電路;(b)控制電路

??主軸電動機MI提供主軸轉動的動力，是鉆床加工主運動的動力源；主軸應具有正反轉功能，但主軸電動機只有正轉工作模式、反轉由機械方法實現。冷卻泵電動機用于損供冷卻液、只需正轉。搖臂升降電動機提供搖臂升降的動力，需要正反轉。液壓泵電動機提供液壓油，用于搖臂、立柱、主軸箱的夾緊和松開，也需要正反轉。

??Z3040搖臂鉆床的操作主要通過手輪及按鈕實現。手輪用于手動控制主軸箱在搖臂上的移動。按鈕用于主軸的啟動/停止、搖臂的上升/下降、立柱主軸箱的夾緊/松開等操作，再配合限位開關實現對機床的調控。

??(1) 主軸電動機M1的控制。按下按鈕SB2，接觸器KMI得電吸合并自鎖，主軸電動機MI啟動運轉，指示燈HL3亮。按下停止按鈕SB1時，接觸器KM1失電釋放，M1失電停止運轉。熱繼電器FR1起過載保護作用。

??(2) 搖臂升降電動機M2和液壓泵電動機M3的控制。按下按鈕SB3(或SB4)時，斷電延時時間繼電器KT導電吸合，接觸器KM4和電磁鐵YA得電吸合。液壓泵電動機M3啟動運轉，供給壓力油，壓力油經分配閥進入搖臂松開油腔，推動活塞和菱形塊使搖臂松開。同時限位開關SQ2被壓住，SQ2的動斷觸點斷開，接觸器KM4失電釋放，液壓泵電動機M3停止運轉。SQ2的動合觸點閉合，接觸器KM2(或KM3)得電吸合，搖臂升降電動機M2啟動運轉，使搖臂上升(或下降)。若搖臂未松開，SQ2的動合觸點不閉合，接觸器KM2 (或KM3)也不能得電吸合，搖臂就不可能升降。搖臂升降到所需位置時松開按鈕SB3(或SB4)，接觸器KM2(或KM3)和時間繼電器KT失電釋放，電動機M2停止運轉，搖臂停止升降。時間繼電器KT延時閉合的動斷觸點經延時閉合，使接觸器KM5吸合，液壓泵電動機M3反方向運轉，供給壓力油。經過機械液壓系統，壓住限位開關SQ3，使接觸器KM5釋放。同時，時間繼電器KT的動合觸點延時斷開，電磁鐵YA釋放液壓泵電動機M3停止運轉。

??KT的作用是控制KM5的吸合時間，保證M2停轉、搖臂停止升降后再進行夾緊。搖臂的自動夾緊升降由限位開關SQ3來控制。壓合SQ3，使KM2或KM3失電釋放，搖臂升降電動機M2停止運轉。搖臂升降限位保護由上下限位開關SOlU和SOID實現。十升到極限位置后，動斷觸點SOlU斷開，視覺自動夾緊，與松開上升按鈕動作相同；下降到極限位置后，動斷觸點SQ1D斷開，搖臂自動夾緊，與松開下降按鈕動作相同；SQ1的兩對動合觸點需調整在"同時"接通位置，動作時一對接通、一對斷開。

??(3) 立柱、主軸箱的松開和夾緊控制。按動松開按鈕SB5(或夾緊按鈕SB6)，KM4(或KM5)吸合、M3啟動、供給壓力油，通過機械液壓系統使立柱和主軸箱分別松開(或夾緊)，指示燈亮。主軸箱、搖臂和內外立柱3部分的夾緊均由M3帶動的液壓泵提供壓力油，通過各自的油缸使其松開和夾緊。

??(4) 冷卻泵電動機M4的控制。冷卻泵電動機M4由轉換開關SAI控制。