1、机电一体化技术 第4章,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制,Z3040摇臂钻床是典型的机加工设备之一 。摇臂钻床通常用来加工大而重，或多孔的工件，其可以进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面及攻螺纹等工作。工作时，工件位置固定好后，调整摇臂位置及钻床主轴位置，使刀具轴线与工件被加工孔轴线重合，然后进行加工。那么Z3040摇臂钻床是怎样实现其机械运动呢？又通过怎样的电气电路来进行运动控制呢？,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.2.1 X6132A卧式升降台铣床的机械结构,图4-1 Z3040摇臂钻床结构示意图 1-底座；2-外立柱；3-
2、内立柱；4-摇臂升降丝杠； 5-摇臂；6-主轴箱；7-主轴；8-工作台,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.2.1 X6132A卧式升降台铣床的机械结构,1. 主轴部件,主轴既能旋转运动，又能做轴向移动，其采用的是双层结构，即将主轴1通过轴承支承在主轴套筒2内，主轴套筒则装在主轴箱体的镶套13中。,图4-2 Z3040摇臂钻床主轴部件结构 1-主轴；2-主轴套筒；3-螺母；4-小齿轮；5-链条；6-链轮；7-弹簧座；8-弹簧；9-凸轮；10-齿轮；11-套；12-内六角螺钉；13-镶套,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2
3、 基础知识,4.2.1 X6132A卧式升降台铣床的机械结构,2. 立柱,Z3040摇臂钻床的立柱采用圆柱形的内外两层立柱组成,3. 加紧机构,Z3040摇臂钻床的主轴箱、摇臂及外立柱，在调整好位置后，必须用各自的夹紧机构夹紧，以保证机床在进行切削时，有足够的刚度和定位精度。,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.2.2 Z3040摇臂钻床运动形式及传动系统分析,1. Z3040摇臂钻床运动形式Z3040摇臂钻床具有主轴旋转、主轴轴向进给、主轴箱沿摇臂水平导轨的移动、摇臂的摆动以及摇臂沿立柱的升降等五个运动。前两个运动为表面成形运动，后三个位调整位置的
4、辅助运动。由于钻床轴向进给量以主轴每转一转时，主轴轴向移动量来表示，所以，钻床的主传动系统及进给系统由同一电动机驱动，主变速机构及进给变速机构均装在主轴箱内。,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.2.3 Z3040摇臂钻床电气原理图,1. 电力拖动特点及控制要求 （1）采用了四台电动机进行拖动。电动机均采用直接启动。 （2）主轴的旋转及进给运动有较大的调速范围。但在一般情况下多由机械变速机构实现。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，因此它们可由一台主轴电动机拖动，并通过传动机构分别实现主轴的旋转
5、和进给。 （4）在加工螺纹时，要求主轴能正反转。 （5）摇臂的升降电动机要求能正反转旋转。 （6）液压泵电动机通过拖动液压泵来控制夹紧机构实现夹紧与放松，所以也要求能正反转，并根据要求采用电动控制。 （7）冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。 （8）具有必要的联锁和保护环节以及安全照明、信号指示电路。,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.2.3 Z3040摇臂钻床电气原理图,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,图4-8电气控制设计的基本环节（不含工艺设计）,岗位责
6、任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,1. 电气控制设计的原则设计工作的首要问题是树立正确的设计思想，及工程实践的观点，使设计的产品经济、实用、可靠、先进、使用及维修方便等。在电气控制设计中，应遵循以下原则。 （1）最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，因为这些要求是电气控制设计的依据。因此，在设计前，应深入现场进行调查，搜集资料，并与生产过程有关人员、机械部分设计人员、实际操纵者多沟通，明确控制要求，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中各种问题，使设计成果满足要求。 （2）在满足控制要求的前提下，力求使电气控制系统简
7、单、经济、合理、便于操作、维修方便、安全可靠，不盲目追求自动化水平和各种控制参数的高指标。 （3）正确、合理地选用电气元件，确保电气控制系统正常工作，同时考虑技术进步，造型美观等。 （4）为适应生产的发展和工艺的改进，设备能力应留有适当裕量。,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,2. 电气控制设计的基本内容,1）电气原理图设计内容 （1）拟定电气设计任务书，明确设计要求。（2）选择电力拖动方案和控制方式。（3）确定电动机类型、型号、容量、转速。（4）设计电气控制原理图。（5）选择电气元件，拟定元器件清单。（6）编写设计计
8、算说明书。2）电气工艺设计内容（1）根据设计出的电气原理图和选定的电气元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图和总接线图。 （2）绘制各组件电气元件布置图与安装接线图，表明各电气元件的安装方式和接线方式。（3）编写使用维护说明书。,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,3. 电力拖动方案的确定,（1）拖动方式的选择 （2）调速方案的选择 （3）电动机调速性质应与负载特性相适应,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,电动机的选择包括选择电
9、动机的种类、结构形式及各种额定参数。 1）电动机选择的基本原则 2）根据生产机械调速要求选择电动机 3）电动机结构形式的选择 4）电动机额定电压的选择 5）电动机额定转速的选择 6）电动机容量的选择,4. 拖动电动机的选择,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,5. 电气控制电路设计的一般要求生产机械电气控制系统是生产机械的重要组成部分，它对生产机械正确安全可靠的工作起着先决的作用。所以，必须正确、合理的设计电气控制电路。在设计生产机械电气控制电路图时，除应最大限度的满足生产机械加工工艺的要求和对控制电路电流、电压的要求之
10、外，还需要注意尽量减少控制电路中的电流、电压种类，控制电压应选择标准电压等级。,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,6. 电气控制电路设计的简单和经济性要求,（1）尽量缩短连接导线的长度和导线数量,图4-8 Z3040摇臂钻床电气原理图 a-不合理；b-合理,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,6. 电气控制电路设计的简单和经济性要求,（2）尽量减少电气元件的品种、数量和规格 （3）尽量减少电气元件触头的数目,图4-9 触头的简化与合并 a-不合理
11、；b-合理,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,6. 电气控制电路设计的简单和经济性要求,（4）尽量减少通电电器的数目,图4-10 减少通电电器 a-不合理；b-合理,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,7. 控制电路工作的安全性和可靠性要求,（1）正确连接电器的线圈,图4-11 线圈的连接 a-不正确；b-正确,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,7. 控制电路工作的安全性
12、和可靠性要求,（1）正确连接电器的线圈,图4-12 电磁铁线圈与继电器线圈的连接 a-不正确；b-正确,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,7. 控制电路工作的安全性和可靠性要求,（2）正确连接电气元件的触头,图4-13 触头的连接 a-不正确；b-正确,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,7. 控制电路工作的安全性和可靠性要求,（3）防止寄生电路,图4-14 寄生电路 a-有寄生电路；b-没有寄生电路,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床
13、机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,7. 控制电路工作的安全性和可靠性要求,（4）在控制电路中控制触头应合理布置,图4-15 触头的合理布置 a-不合理；b-合理,岗位责任体系概述,第4章 Z3040摇臂钻床机电传动与控制4.2 基础知识,4.3.2 方案分析电气控制设计,7. 控制电路工作的安全性和可靠性要求,（5）应考虑控制电路中继电器触头的接通与分断能力 （6）避免发生触头“竞争”、“冒险”现象 （7）采用电气与机械联锁,8. 应具有完善的保护环节 9. 要考虑操作、维修与调试的方便 10. 电气控制电路设计的方法简介 11. 分析设计法的基本步骤,时间继电器符号 http:/ 时间继电器视频 http:/ 夹具 http:/
