鉆床是一種孔加工機床，可用于在大、中型零件上進行鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲、修掛端面等。鉆床的種類很多，有臺式鉆床、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，特別適用于多孔大型零件的孔加工，是機械加工中常用的機床設(shè)備。這里以z3050搖臂鉆床為例。
1. 搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)和運動形式
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配合，借助于絲桿，搖臂可沿著外立柱上下移動，但兩者不能作相對轉(zhuǎn)動，所以搖臂將與外立柱一起相對內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱是一個復(fù)合的部件，它具有主軸及主軸旋轉(zhuǎn)部件和主軸進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。當(dāng)進行加工時，可利用特殊的夾緊機構(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特點及控制要求
u 由于搖臂鉆床的運動部件較多，為簡化傳動裝置，使用多電動機拖動，主電動機承擔(dān)主鉆削及進給任務(wù)，搖臂升降，夾緊放松和冷卻泵各用一臺電動機拖動。
u 為了適應(yīng)多種加工方式的要求，主軸及進給應(yīng)在較大范圍內(nèi)調(diào)速。但這些調(diào)速都是機械調(diào)速，用手柄操作變速箱調(diào)速，對電動機無任何調(diào)速要求。從結(jié)構(gòu)上看，主軸變速機構(gòu)與進給變速機構(gòu)應(yīng)該放在一個變速箱內(nèi)，而且兩種運動由一臺電動機拖動是合理的。
u 加工螺紋時要求主軸能正反轉(zhuǎn)。搖臂鉆床的正反轉(zhuǎn)一般用機械方法實現(xiàn)，電動機只需單方向旋轉(zhuǎn)。
u 搖臂升降由單獨電動機拖動，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異步電動機配合液壓裝置來完成，要求這臺電機能正反轉(zhuǎn)。搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的徑向移動在中小型搖臂鉆床上都有采用手動。
u 鉆削加工時，為對刀具及工件進行冷卻，需由一臺冷卻泵電動機拖動冷卻泵卻液。
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，共有四臺電動機，除冷卻電動機采用開關(guān)直接啟動外，其余三臺異步電動機均采用接觸器直接啟動。
m1是主電機，由接觸器km1控制，熱繼電器fr1是過載保護元件。
m2是搖臂升降電動機，用接觸器km2和km3控制其正反轉(zhuǎn)。因該電機短時工作，故不設(shè)過載保護。
m3是液壓泵電動機，做正反向轉(zhuǎn)動。正反向的啟動和停止由接觸器km1和km2控制。fr2是液壓泵電動機的過載保護電器，該電動機的主要作用是供給夾緊裝置壓力油，實現(xiàn)搖臂和立柱的夾緊和松開。m4是冷卻泵電動機。
（2）控制電路分析
1）主軸電動機m1的控制
按啟動按鈕sb2，km1吸合自鎖，m1啟動運行。
按sb1，km1釋放，m1停止轉(zhuǎn)動。
2）搖臂升降控制
① 搖臂上升
按上升按鈕sb3，則時間繼電器kt1通電吸合，它的瞬時閉合的動合觸頭閉合，接觸器km4線圈通電，液壓油泵電動機m3啟動正向旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。壓力油經(jīng)分配閥體進入搖臂的“松開油腔”推動活塞移動，活塞推動菱形塊，將搖臂松開。同時，活塞桿通過彈簧片位置開關(guān)sq2，使其動斷觸點斷開，動合觸點閉合。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，搖臂升降電動機啟動正向旋轉(zhuǎn)，帶動搖臂上升。如果此時搖臂尚未松開，
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，松開按鈕sb3則接觸器km2和時間繼電器kt1同時斷電釋放，m2停止工作，隨之搖臂停止上升。
由于時間繼電器km1斷電釋放，經(jīng)１s~3s時間延時后，其延時閉合的常閉觸點閉合，使接觸器km5吸合，液壓泵電機m3反方向旋轉(zhuǎn)，隨之泵內(nèi)水壓力油經(jīng)分配閥進入搖臂的“夾緊油腔”，搖臂夾緊。在搖臂夾緊的同進，活塞桿通過彈簧片使位置開關(guān)sq3的動斷觸點斷開，km5斷電釋放，最終停止m3工作，完成搖臂的松開→上升→夾緊的整套動作。
② 搖臂下降
按下降按鈕sb4，則時間繼電器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m3啟動反向旋轉(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m2反方向運行，帶動搖臂下降。
當(dāng)搖臂下降到所需位置時，松開按鈕sb4，則接觸km3和時間繼電器kt1同時斷電釋放，m2停止工作，搖臂停止下降。
由于時間繼電器kt1斷電釋放，經(jīng)1s～3s時間延后，其延時閉合的常閉觸頭閉合，km5線圈獲電，液壓泵電機m3反方向旋轉(zhuǎn)，隨之搖臂夾緊。在搖臂夾緊的同時，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，sq1動作，接觸器km2斷電釋放，m2停止運行，搖臂停止上升：當(dāng)搖臂下降到極限位置時，sq1動作，接觸器km3斷電釋放，m2停止運行，搖臂停止下降。
搖臂的自動夾緊由位置開關(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，都會使液壓泵電機長期過載運行而損壞。為此，電路中設(shè)有熱繼電器fr2，其整定值應(yīng)根據(jù)液壓電動機m3的額定電流進行調(diào)整。
搖臂升降電動機的正反轉(zhuǎn)控制繼電器不允許同時得電動作，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）既可以同時進行，也可以單獨進行，由復(fù)合按鈕sb5（或sb6）進行控制。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械、液壓系統(tǒng)緊密結(jié)合實現(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
分析方法
搖臂不能升降
sq2
由搖臂升降過程可知，升降電動機m2旋轉(zhuǎn)，帶動搖臂升降，其前提是搖臂完全松開，活塞桿壓位置開關(guān)sq2。如果sq2不動作，常見故障是sq2安裝位置移動。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，液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，使搖臂放松不夠，也會壓不上sq2，使搖臂不能移動。由此可見，sq2的位置非常的重要，應(yīng)配合機械、液壓調(diào)整好后緊固。
電動機m3電源相序接反時，按上升按鈕sb4（或下降按鈕sb5），m3反轉(zhuǎn)，使搖臂夾緊，sq2應(yīng)不動作，搖臂也就不能升降。所以，在機床大修或新安裝后，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作過程可知，夾緊動作的結(jié)束是由位置開關(guān)sq3來完成的，如果sq3動作過早，使m3尚未充分夾緊時就停轉(zhuǎn)。常見的故障有sq3安裝位置不合適，或固定螺絲松動造成sq3移位，使sq3在搖臂夾緊動作未完成時就被壓上，切斷了km5回路，m3停轉(zhuǎn)。