鉆床是一種孔加工機(jī)床，可用于在大、中型零件上進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲、修掛端面等。鉆床的種類很多，有臺(tái)式鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、搖臂鉆床、深孔鉆床、專用鉆床等。在各類鉆床中，搖臂鉆床具有操作方便、靈活、適用范圍廣等特點(diǎn)，特別適用于多孔大型零件的孔加工，是機(jī)械加工中常用的機(jī)床設(shè)備。這里以z3050搖臂鉆床為例。
1. 搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式
如圖1所示，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)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)，但兩者不能作相對(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)給的全部變速和超縱結(jié)構(gòu)。主軸箱可沿著搖臂上的水平導(dǎo)軌作徑向移動(dòng)。當(dāng)進(jìn)行加工時(shí)，可利用特殊的夾緊機(jī)構(gòu)將外立柱皮固在內(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)行部件的鉆削加工。
圖1 z3050搖臂鉆床外形圖
2. 搖臂鉆床的電力拖動(dòng)特點(diǎn)及控制要求
u 由于搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)部件較多，為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，使用多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主電動(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)。
u 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)無任何調(diào)速要求。從結(jié)構(gòu)上看，主軸變速機(jī)構(gòu)與進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)應(yīng)該放在一個(gè)變速箱內(nèi)，而且兩種運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)是合理的。
u 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)。
u 搖臂升降由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，要求能正反轉(zhuǎn)。
u 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)配合液壓裝置來完成，要求這臺(tái)電機(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有采用手動(dòng)。
u 鉆削加工時(shí)，為對(duì)刀具及工件進(jìn)行冷卻，需由一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)冷卻泵卻液。
3. 搖臂鉆床電氣控制線路分析
圖2 z3050搖臂鉆床電氣控制線路圖
（1）主電路分析
z3050搖臂鉆床電氣控制線路如圖2所示，共有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，除冷卻電動(dòng)機(jī)采用開關(guān)直接啟動(dòng)外，其余三臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)均采用接觸器直接啟動(dòng)。
m1是主電機(jī)，由接觸器km1控制，熱繼電器fr1是過載保護(hù)元件。
m2是搖臂升降電動(dòng)機(jī)，用接觸器km2和km3控制其正反轉(zhuǎn)。因該電機(jī)短時(shí)工作，故不設(shè)過載保護(hù)。
m3是液壓泵電動(dòng)機(jī)，做正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。正反向的啟動(dòng)和停止由接觸器km1和km2控制。fr2是液壓泵電動(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)搖臂和立柱的夾緊和松開。m4是冷卻泵電動(dòng)機(jī)。
（2）控制電路分析
1）主軸電動(dòng)機(jī)m1的控制
按啟動(dòng)按鈕sb2，km1吸合自鎖，m1啟動(dòng)運(yùn)行。
按sb1，km1釋放，m1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
2）搖臂升降控制
① 搖臂上升
按上升按鈕sb3，則時(shí)間繼電器kt1通電吸合，它的瞬時(shí)閉合的動(dòng)合觸頭閉合，接觸器km4線圈通電，液壓油泵電動(dòng)機(jī)m3啟動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。壓力油經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂的“松開油腔”推動(dòng)活塞移動(dòng)，活塞推動(dòng)菱形塊，將搖臂松開。同時(shí)，活塞桿通過彈簧片位置開關(guān)sq2，使其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。前者切斷了接觸器km4的線圈電路，km4主觸頭斷開，液壓油泵電機(jī)停止工作。后者使交流接觸器km2的線圈通電，主觸頭接通m2的電源，搖臂升降電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂上升。如果此時(shí)搖臂尚未松開，
則位置開關(guān)sq2常開觸頭不閉合，接觸器km2就不能吸合，搖臂就不能上升。
當(dāng)搖臂上升到所需位置時(shí)，松開按鈕sb3則接觸器km2和時(shí)間繼電器kt1同時(shí)斷電釋放，m2停止工作，隨之搖臂停止上升。
由于時(shí)間繼電器km1斷電釋放，經(jīng)１s~3s時(shí)間延時(shí)后，其延時(shí)閉合的常閉觸點(diǎn)閉合，使接觸器km5吸合，液壓泵電機(jī)m3反方向旋轉(zhuǎn)，隨之泵內(nèi)水壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入搖臂的“夾緊油腔”，搖臂夾緊。在搖臂夾緊的同進(jìn)，活塞桿通過彈簧片使位置開關(guān)sq3的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，km5斷電釋放，最終停止m3工作，完成搖臂的松開→上升→夾緊的整套動(dòng)作。
② 搖臂下降
按下降按鈕sb4，則時(shí)間繼電器kt1通電吸合，其常開觸頭閉合，接通km4線圈電源，液壓油泵電機(jī)m3啟動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。與前面敘述的過程相似，先使搖臂松開，接著壓動(dòng)位置開關(guān)sq2。其常閉觸頭斷開，使km4斷電釋放，液壓油泵電機(jī)停止工作；其常開觸頭閉合，使用權(quán)km3線圈通電，搖臂升降電機(jī)m2反方向運(yùn)行，帶動(dòng)搖臂下降。
當(dāng)搖臂下降到所需位置時(shí)，松開按鈕sb4，則接觸km3和時(shí)間繼電器kt1同時(shí)斷電釋放，m2停止工作，搖臂停止下降。
由于時(shí)間繼電器kt1斷電釋放，經(jīng)1s～3s時(shí)間延后，其延時(shí)閉合的常閉觸頭閉合，km5線圈獲電，液壓泵電機(jī)m3反方向旋轉(zhuǎn)，隨之搖臂夾緊。在搖臂夾緊的同時(shí)，使位置開關(guān)sq3斷開，km5斷電釋放，最終停止m3工作，完成了搖臂的松開→下降→夾緊的整套動(dòng)作。
組合開關(guān)sq1用來限制搖臂的升降超程。當(dāng)搖臂上升到極限位置時(shí)，sq1動(dòng)作，接觸器km2斷電釋放，m2停止運(yùn)行，搖臂停止上升：當(dāng)搖臂下降到極限位置時(shí)，sq1動(dòng)作，接觸器km3斷電釋放，m2停止運(yùn)行，搖臂停止下降。
搖臂的自動(dòng)夾緊由位置開關(guān)sq3控制。如果液壓夾緊系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不能自動(dòng)夾緊搖臂，或者由于sq3調(diào)整不當(dāng)，在搖臂夾緊后不能使sq3的常閉觸頭斷開，都會(huì)使液壓泵電機(jī)長(zhǎng)期過載運(yùn)行而損壞。為此，電路中設(shè)有熱繼電器fr2，其整定值應(yīng)根據(jù)液壓電動(dòng)機(jī)m3的額定電流進(jìn)行調(diào)整。
搖臂升降電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制繼電器不允許同時(shí)得電動(dòng)作，以防止電源短路。為避免因操作失誤等原因而造成短路事故，在搖臂上升和下降的控制線路中采用了接觸器的輔助觸頭互鎖和復(fù)合按鈕互鎖兩種保證安全的方法，確保電路安全工作。
3）立柱和主軸箱的夾緊與松開控制
立柱和主軸箱的松開（或夾緊）既可以同時(shí)進(jìn)行，也可以單獨(dú)進(jìn)行，由復(fù)合按鈕sb5（或sb6）進(jìn)行控制。復(fù)合接鈕sb5是松開控制按鈕，sb6是夾緊控制按鈕。
4．搖臂鉆床常見電氣故障分析
搖臂鉆床電氣控制的特殊環(huán)節(jié)是搖臂升降。z3050系列搖臂鉆床的工作過程是由電氣與機(jī)械、液壓系統(tǒng)緊密結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。
表1 z3050型搖臂鉆床常見電氣故障分析
故障現(xiàn)象
故障點(diǎn)
分析方法
搖臂不能升降
sq2
由搖臂升降過程可知，升降電動(dòng)機(jī)m2旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂升降，其前提是搖臂完全松開，活塞桿壓位置開關(guān)sq2。如果sq2不動(dòng)作，常見故障是sq2安裝位置移動(dòng)。這樣，搖臂雖已放松，但活塞桿壓不上sq2，搖臂就不能升降，有時(shí)，液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，使搖臂放松不夠，也會(huì)壓不上sq2，使搖臂不能移動(dòng)。由此可見，sq2的位置非常的重要，應(yīng)配合機(jī)械、液壓調(diào)整好后緊固。
電動(dòng)機(jī)m3電源相序接反時(shí)，按上升按鈕sb4（或下降按鈕sb5），m3反轉(zhuǎn)，使搖臂夾緊，sq2應(yīng)不動(dòng)作，搖臂也就不能升降。所以，在機(jī)床大修或新安裝后，要檢查電源相序。
搖臂升降后，搖臂夾不緊
sq3
由搖臂升降后夾緊的動(dòng)作過程可知，夾緊動(dòng)作的結(jié)束是由位置開關(guān)sq3來完成的，如果sq3動(dòng)作過早，使m3尚未充分夾緊時(shí)就停轉(zhuǎn)。常見的故障有sq3安裝位置不合適，或固定螺絲松動(dòng)造成sq3移位，使sq3在搖臂夾緊動(dòng)作未完成時(shí)就被壓上，切斷了km5回路，m3停轉(zhuǎn)。