1. 摇臂钻床的主要结构和运动形式
如图1所示，Z3050摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台组成。内立柱固定在底座上，在它外面套着空心的外立柱，外立柱可绕着内立柱回转一周，摇臂一端的套筒部分与外立柱滑动配合，借助于丝杆，摇臂可沿着外立柱上下移动，但两者不能作相对转动，所以摇臂将与外立柱一起相对内立柱回转。主轴箱是一个复合的部件，它具有主轴及主轴旋转部件和主轴进给的全部变速和超纵结构。主轴箱可沿着摇臂上的水平导轨作径向移动。当进行加工时，可利用特殊的夹紧机构将外立柱皮固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，主轴箱紧固在摇臂导轨上，然后进行部件的钻削加工。
图1 Z3050摇臂钻床外形图
2. 摇臂钻床的电力拖动特点及控制要求
u 由于摇臂钻床的运动部件较多，为简化传动装置，使用多电动机拖动，主电动机承担主钻削及进给任务，摇臂升降，夹紧放松和冷却泵各用一台电动机拖动。
u 为了适应多种加工方式的要求，主轴及进给应在较大范围内调速。但这些调速都是机械调速，用手柄操作变速箱调速，对电动机无任何调速要求。从结构上看，主轴变速机构与进给变速机构应该放在一个变速箱内，而且两种运动由一台电动机拖动是合理的。
u 加工螺纹时要求主轴能正反转。摇臂钻床的正反转一般用机械方法实现，电动机只需单方向旋转。
u 摇臂升降由单独电动机拖动，要求能正反转。
u 摇臂的夹紧与放松以及立柱的夹紧与放松由一台异步电动机配合液压装置来完成，要求这台电机能正反转。摇臂的回转和主轴箱的径向移动在中小型摇臂钻床上都有采用手动。
u 钻削加工时，为对刀具及工件进行冷却，需由一台冷却泵电动机拖动冷却泵却液。
3. 摇臂钻床电气控制线路分析
图2 Z3050摇臂钻床电气控制线路图
（1）主电路分析
Z3050摇臂钻床电气控制线路如图2所示，共有四台电动机，除冷却电动机采用开关直接启动外，其余三台异步电动机均采用接触器直接启动。
M1是主电机，由接触器KM1控制，热继电器FR1是过载保护元件。
M2是摇臂升降电动机，用接触器KM2和KM3控制其正反转。因该电机短时工作，故不设过载保护。
M3是液压泵电动机，做正反向转动。正反向的启动和停止由接触器KM1和KM2控制。FR2是液压泵电动机的过载保护电器，该电动机的主要作用是供给夹紧装置压力油，实现摇臂和立柱的夹紧和松开。M4是冷却泵电动机。
（2）控制电路分析
1）主轴电动机M1的控制
按启动按钮SB2，KM1吸合自锁，M1启动运行。
按SB1，KM1释放，M1停止转动。
2）摇臂升降控制
① 摇臂上升
按上升按钮SB3，则时间继电器KT1通电吸合，它的瞬时闭合的动合触头闭合，接触器KM4线圈通电，液压油泵电动机M3启动正向旋转，供给压力油。压力油经分配阀体进入摇臂的“松开油腔”推动活塞移动，活塞推动菱形块，将摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片位置开关SQ2，使其动断触点断开，动合触点闭合。前者切断了接触器KM4的线圈电路，KM4主触头断开，液压油泵电机停止工作。后者使交流接触器KM2的线圈通电，主触头接通M2的电源，摇臂升降电动机启动正向旋转，带动摇臂上升。如果此时摇臂尚未松开，
则位置开关SQ2常开触头不闭合，接触器KM2就不能吸合，摇臂就不能上升。
当摇臂上升到所需位置时，松开按钮SB3则接触器KM2和时间继电器KT1同时断电释放，M2停止工作，随之摇臂停止上升。
由于时间继电器KM1断电释放，经１s~3s时间延时后，其延时闭合的常闭触点闭合，使接触器KM5吸合，液压泵电机M3反方向旋转，随之泵内水压力油经分配阀进入摇臂的“夹紧油腔”，摇臂夹紧。在摇臂夹紧的同进，活塞杆通过弹簧片使位置开关SQ3的动断触点断开，KM5断电释放，最终停止M3工作，完成摇臂的松开→上升→夹紧的整套动作。
② 摇臂下降
按下降按钮SB4，则时间继电器KT1通电吸合，其常开触头闭合，接通KM4线圈电源，液压油泵电机M3启动反向旋转，供给压力油。与前面叙述的过程相似，先使摇臂松开，接着压动位置开关SQ2。（http://www.ippipp.com/版权所有）其常闭触头断开，使KM4断电释放，液压油泵电机停止工作；其常开触头闭合，使用权KM3线圈通电，摇臂升降电机M2反方向运行，带动摇臂下降。
当摇臂下降到所需位置时，松开按钮SB4，则接触KM3和时间继电器KT1同时断电释放，M2停止工作，摇臂停止下降。
由于时间继电器KT1断电释放，经1s～3s时间延后，其延时闭合的常闭触头闭合，KM5线圈获电，液压泵电机M3反方向旋转，随之摇臂夹紧。在摇臂夹紧的同时，使位置开关SQ3断开，KM5断电释放，最终停止M3工作，完成了摇臂的松开→下降→夹紧的整套动作。
组合开关SQ1用来限制摇臂的升降超程。当摇臂上升到极限位置时，SQ1动作，接触器KM2断电释放，M2停止运行，摇臂停止上升：当摇臂下降到极限位置时，SQ1动作，接触器KM3断电释放，M2停止运行，摇臂停止下降。
摇臂的自动夹紧由位置开关SQ3控制。如果液压夹紧系统出现故障，不能自动夹紧摇臂，或者由于SQ3调整不当，在摇臂夹紧后不能使SQ3的常闭触头断开，都会使液压泵电机长期过载运行而损坏。为此，电路中设有热继电器FR2，其整定值应根据液压电动机M3的额定电流进行调整。
摇臂升降电动机的正反转控制继电器不允许同时得电动作，以防止电源短路。为避免因操作失误等原因而造成短路事故，在摇臂上升和下降的控制线路中采用了接触器的辅助触头互锁和复合按钮互锁两种保证安全的方法，确保电路安全工作。
3）立柱和主轴箱的夹紧与松开控制
立柱和主轴箱的松开（或夹紧）既可以同时进行，也可以单独进行，由复合按钮SB5（或SB6）进行控制。复合接钮SB5是松开控制按钮，SB6是夹紧控制按钮。
4．摇臂钻床常见电气故障分析
摇臂钻床电气控制的特殊环节是摇臂升降。Z3050系列摇臂钻床的工作过程是由电气与机械、液压系统紧密结合实现的。
表1 Z3050型摇臂钻床常见电气故障分析
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故障现象<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /> |
故障点 |
分析方法 |
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摇臂不能升降 |
SQ2 |
由摇臂升降过程可知，升降电动机M2旋转，带动摇臂升降，其前提是摇臂完全松开，活塞杆压位置开关SQ2。如果SQ2不动作，常见故障是SQ2安装位置移动。这样，摇臂虽已放松，但活塞杆压不上SQ2，摇臂就不能升降，有时，液压系统发生故障，使摇臂放松不够，也会压不上SQ2，使摇臂不能移动。由此可见，SQ2的位置非常的重要，应配合机械、液压调整好后紧固。 电动机M3电源相序接反时，按上升按钮SB4（或下降按钮SB5），M3反转，使摇臂夹紧，SQ2应不动作，摇臂也就不能升降。所以，在机床大修或新安装后，要检查电源相序。 |
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摇臂升降后，摇臂夹不紧 |
SQ3 |
由摇臂升降后夹紧的动作过程可知，夹紧动作的结束是由位置开关SQ3来完成的，如果SQ3动作过早，使M3尚未充分夹紧时就停转。常见的故障有SQ3安装位置不合适，或固定螺丝松动造成SQ3移位，使SQ3在摇臂夹紧动作未完成时就被压上，切断了KM5回路，M3停转。 |