一、实验目的

（1）认识电动葫芦的结构、工作原理及电气原理图。

（2）认识普通C620-1型卧式车床的结构、工作原理及电气原理图。

（3）认识M7120型平面磨床的结构、工作原理及电气原理图。

（4）认识Z35型摇臂钻床的结构、工作原理及电气原理图。

二、实验仪器

实验仪品如表11-1所示。

表11-1　实验仪器

三、知识学习及操作步骤

图11.1　CD型钢丝绳电动葫芦

1.电动葫芦

电动葫芦是一种起重重量较小、结构简单的起重机械，被广泛应用于工矿企业中，进行小型设备的吊运、安装和修理工作。由于其体积小，占用厂房面积较少，使用起来灵活方便。

电动葫芦一般分为钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。图11.1为CD型钢丝绳电动葫芦，它由提升机构和移动装置构成，并分别用电动机拖动。导轮的钢丝卷筒4由升降电动机2拖动。电动葫芦借用导轮的作用在工字钢梁上来回移动，导轮则由移动电动机1带动电动葫芦，用撞块和行程开关进行向上、向下、向左和向右的终端保护。图11.2所示为电动葫芦的电气原理图。

图11.2　电动葫芦的电气原理图

2.普通C620-1型卧式车床

车床主要用来加工各种回转表面，如内外圆柱面、圆锥表面、成形回转表面和回转体的端面等，有些车床还能加工螺纹。在车床上使用的刀具主要是车刀，有些车床还可使用各种孔加工工具，如钻头、镗刀、铰刀、丝锥、板牙等。

1）主要结构与型号含义

普通车床的型号含义如图11.3所示。

图11.3　普通车床的型号含义

C620-1型车床的结构如图11.4所示。它由床身、主轴变速箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾座、冷却装置、光杠、丝杠及照明装置等部分组成。

（1）床身。床身9是车床精度要求很高的带有导轨（山形导轨和平导轨）的一个大型基础部件。它支撑和连接车床的各个部件，并保证各部件在工作时有准确的相对位置。

（2）主轴变速箱（又称床头箱）。主轴变速箱3支撑并传动主轴带动工件作旋转主运动。箱内装有齿轮、轴等组成变速传动机构。变换主轴箱的手柄位置可使主轴得到多种转速。主轴通过卡盘等夹具装夹工件，并带动工件旋转，以实现车削。

（3）交换齿轮箱（又称挂轮箱）。交换齿轮箱2把主轴箱的转动传递给进给箱，更换箱内齿轮，配合进给箱内的变速机构；可以进行车削各种螺距螺纹（或蜗杆）的进给运动；满足车削时对不同纵、横向进给量的需求。

（4）进给箱（又称走刀箱）。进给箱1是进给传动系统的变速机构。它把交换齿轮箱传递过来的运动经过变速后传递给丝杠，以实现车削各种螺纹；传递给光杠，以实现机动进给。

（5）溜板箱。溜板箱8接受光杠或丝杠传递的运动以驱动床鞍和中、小滑板及刀架实现车刀的纵、横向进给运动。其上还装有一些手柄及按钮，可以很方便地操纵车床来选择诸如机动、手动、车螺纹及快速移动等运动方式。

（6）溜板与刀架。溜板与刀架6用于安装车刀并带动车刀作纵向或斜向运动。

（7）尾座。尾座7安装在床身导轨上，并沿此导轨纵向移动，以调整其工作位置。尾座主要用来安装后顶尖，以支撑较长工件；也可安装钻头、铰刀等进行孔加工。

（8）冷却装置。冷却装置主要通过冷却水泵将水箱中的切削液加压后喷射到切削区域，降低切削温度，冲走切屑，润滑加工表面，以提高刀具使用寿命和工件的表面加工质量。

图11.4　C620-1型卧式车床的结构示意图

图11.5所示为C620型卧式车床电气原理图。主电路中M1为主轴电动机；M2为冷却泵电动机；在M1起动后才可以起动，具有顺序联锁关系。电动机M1、M2都为单方向旋转，由于它们容量都小于10kW，可采用全压起动。

图11.5　C620型卧式车床电气原理图

合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM的线圈得电，使接触器KM的三对主触点闭合，主轴电动机M1起动运转。同时，接触器KM的一个辅助常开触点闭合，完成自锁，保证主轴电动机M1在松开起动按钮后能继续运转。电动机M2由转换开关QS2控制，确保M2与M1之间的顺序联锁关系。按下停止按钮SB1，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，主轴电动机M1以及冷却泵电动机M2停车。

3.M7120型平面磨床

磨床是用砂轮的端面或周边对工件的表面进行磨削加工的精密机床。通过磨削，使工件表面的形状、精度和光洁度等达到预期的要求。磨床的种类很多，按其工作性质可分为平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、工具磨床以及一些专用磨床，如螺纹磨床、齿轮磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等，其中尤以平面磨床应用最为广泛。平面磨床根据工作台的形状和砂轮轴与工作台的关系又可分为卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴圆台平面磨床等。

1）主要结构及型号含义

平面磨床的型号含义如图11.6所示。

图11.6　平面磨床的型号含义

M7120型平面磨床是卧轴矩形工作台式，主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱（又称磨头）、滑座和立柱等部分组成，如图11.7所示。

如图11.7所示，在箱形床身1中装有液压传动装置，工作台3通过活塞杆2由油压推动作往复运动，床身导轨有自动润滑装置进行润滑。工作台表面有T形槽，用以固定电磁吸盘，再由电磁吸盘来吸持加工工件。工作台的行程长度可通过调节装在工作台正面槽中的换向撞块9的位置来改变。换向撞块9是通过碰撞工作台往复运动换向手柄改变油路来实现工作台往复运动的。

在床身上固定有立柱4，沿立柱4的导轨上装有滑座5，砂轮箱7能沿其水平导轨移动。砂轮轴由装入式电动机直接拖动。在滑座内部往往也装有液压传动机构。

图11.7　卧轴矩台平面磨床外形图

滑座可在立柱导轨上作上下移动，并可由垂直进刀手轮11操作。砂轮箱的水平轴向移动可由横向移动手轮6操作，也可由液压传动作连续或间接移动，前者用于调节运动或修整砂轮，后者用于进给。

2）运动形式

矩形工作台平面磨床工作图如图11.8所示，砂轮的旋转运动是主运动。进给运动有垂直进给，即滑座在立柱上的上下运动；横向进给，即砂轮箱在滑座上的水平运动；纵向进给，即工作台沿床身的往复运动。工作台每完成一次往复运动，砂轮箱做一次间断性的横向进给，当加工完整个平面后，砂轮箱做一次间断性的垂直进给。辅助运动有工作台及砂轮架的快速移动等。

进给运动有垂直进给，即滑座在立柱上的上下运动；横向进给，即砂轮箱在滑座上的水平运动；纵向进给，即工作台沿床身的往复运动。

图11.8　矩形工作台平面磨床工作台

3）M7120型平面磨床电气控制原理图的组成及作用(www.daowen.com)

如图11.9所示，可将电气控制原理图分为四个部分，即主电路、电动机控制电路、电磁吸盘控制电路和照明电路。

主电路中M1为液压泵电动机，M2为砂轮转动电动机，M3为冷却泵电动机，M4为砂轮升降电动机。四台电动机共用熔断器FU1作短路保护，M1、M2和M3分别由热继电器FR1、FR2、FR3作长期过载保护。

控制电路中接触器KM2控制电动机M2，再经插销XS供电给M3，接触器KM3、KM4控制电动机M4的正反转。液压泵电动机的启停按钮分别为SB2和SB1，砂轮电动机的启停按钮分别为SB4和SB3，砂轮升降电动机的升降控制按钮分别为SB5和SB6，电磁吸盘的充磁、去磁、放松按钮分别为SB8、SB9和SB7。

照明电路通过变压器TC及开关SA来控制照明电灯的亮灭，熔断器FU3为照明电路的短路保护。

电磁吸盘控制电路经变压器TR将交流220V电压降为127V，经桥式整流装置变为110V的直流电压，再经KM6（充磁）或KM5（退磁）供绐电磁吸盘的线圈YH。变压器TR二次侧的并联支路RC实现整流装置的过电压保护，电流继电器KI作欠电流保护。

电磁吸盘与机械夹紧装置相比，具有夹紧迅速、操作快捷、不损伤工件等优点，可同时吸持多个小工件进行磨削加工。在加工过程中，工件发热可自由伸展，不易变形。但它只能对导磁性材料（如钢铁）的工件进行吸持，而对非导磁性材料（如铜铝）的工件则不能吸持。

图11.9　M7120型平面磨床电气控制原理图

4）M7120型平面磨床电气控制线路的分析

合上电源开关QS，电源指示灯HL亮，欠电流继电器KI线圈得电。电流正常时，KI常开触点闭合，SB2和SB1控制KM1线圈得失电，从而实现液压泵电动机的启停；SB4和SB3控制KM2线圈得失电，从而实现砂轮电动机的启停；在砂轮电动机起动后，若插上XS，则冷却泵电动机工作；SB5和SB6分别控制KM3和KM4线圈得失电，从而实现砂轮升降电动机的升降，并具有电气互锁功能。SB8和SB9分别控制KM5和KM6线圈得失电，从而控制对电磁吸盘线圈提供正反向电流，实现充磁和去磁。

4.Z35型摇臂钻床

摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机床。

1）摇臂钻床的主要结构及运动形式

（1）主要结构。

摇臂钻床适用于中小零件的加工，它主要由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等组成，其结构示意图如图11.10所示。内立柱固定在底座的一端，在它外面套着外立柱，外立柱可绕内立柱回转360°。摇臂的一端为套筒，它套在外立柱上，并借助丝杠的正反转沿外立柱做上下移动。由于该丝杠与外立柱连为一体，而升降螺母固定在摇臂上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动，它由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构以及机床的操作机构等部分组成。加工时，根据工件高度的不同，摇臂借助于丝杠可带着主轴箱沿外立柱升降。在升降之前，应将摇臂松开，再进行升降，当达到所需位置时，摇臂自动夹紧在立柱上。

图11.10　Z3040型摇臂钻床结构示意图

（2）运动形式。

①主轴带动刀具的旋转与进给运动。主轴的转动与进给运动由一台三相交流异步电动机驱动，主轴的转动方向由机械及液压装置控制。

②各运动部分的移位运动。主轴在三维空间的移位运动有主轴箱沿摇臂方向的水平移动（平动），摇臂沿外立柱的升降运动（由一台笼型三相异步电动机拖动），外立柱带动摇臂沿内立柱的回转运动（手动）三种。各部件的移位运动用于实现主轴的对刀移位。

③移位运动部件的夹紧与放松。摇臂钻床的三种对刀移位装置对应三套夹紧与放松装置。对刀移动时，需要将装置放松，机械加工过程中，需要将装置夹紧。三套夹紧装置分别为摇臂夹紧（摇臂与外立柱之间）、主轴箱夹紧（主轴箱与摇臂导轨之间）、立柱夹紧（外立柱与内立柱之间）。通常主轴箱和立柱的夹紧与放松同时进行。摇臂的夹紧与放松则要与摇臂升降运动结合进行。

2）摇臂钻床的电力拖动特点及控制要求

摇臂钻床运动部件较多，为简化传动装置，常采用多台电动机拖动。为了适应多种形式的加工，要求主轴及进给有较大的调速范围。主轴在一般速度时的钻削加工常为恒功率负载；而低速时主要用于扩孔、铰孔、攻螺纹等的加工，这时则为恒转矩负载。

摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动，这两种运动由一台主轴电动机拖动，经主轴传动机构和进给传动机构实现主轴旋转和进给，所以主轴变速结构与进给变速机构都装在主轴箱内。该机床的正转最低速度为25r/min，最高速度为2000r/min，分6级变速；进给运动的最低进给量是0.04mm/r，最高进给量是3.2mm/r，也分为6级变速。加工螺纹时，主轴要求正、反转工作，摇臂钻床主轴正反转一般采用机械方法来实现，所以主轴电动机只需单方向旋转。

摇臂的升降由升降电动机拖动，要求电动机能实现正、反转。

内-外立柱的夹紧与放松、主轴箱与摇臂的夹紧与放松可采用手柄机械操作、电气-机械装置、电气-液压装置或电气-液压-机械装置等控制方法来实现。若采用液压装置，则必须有液压泵电动机拖动液压泵供给压力油来实现。

摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行。因此，摇臂的夹紧、放松与摇臂升降按自动控制进行。

另外，根据钻削加工需要，应有冷却泵电动机拖动冷却泵供给冷却液进行刀具的冷却，冷却泵电动机只需单方向旋转。除此之外，还要有机床安全照明、信号指示灯和必要的联锁及保护环节。

3）Z35型摇臂钻床电气控制原理图组成及作用

Z35型摇臂钻床的电气控制原理图可分成三个部分，即主电路、控制电路和照明电路，如图11.11所示。主电路中共有4台电动机，M1为冷却泵电动机，给加工工件提供冷却液，由转换开关QS2直接控制；M2为主轴电动机，FR作过载保护；M3为摇臂升降电动机，可进行正反转；M4为立柱放松与夹紧电动机，也可进行正反转。电动机M3和M4都是短时运行的，所以不加过载保护。M3、M4共用熔断器FU2作短路保护。因为外立柱和摇臂要绕内立柱回转，所以除了冷却泵电动机以外，其他的电源都通过汇流排A引入。

电动机控制电路的电源由变压器TC将380V的交流电源降为127V后供给；SA为十字开关，由十字手柄和四个微动开关组成；十字手柄共有五个位置，即上、下、左、右和中，外形如图11.12所示，各个位置的工作情况如图11.13所示。KA为失电压继电器，当电源合上时，必须将十字开关向左扳合一次，失电压继电器KA线圈通电并自锁。若机床工作时，十字手柄不在左边位置，机床断电后，KA释放；恢复电源后机床不能自行起动。接触器KM1控制主轴电动机M2的启停，接触器KM2、KM3控制摇臂升降电动机的正反转，同拔叉位置相关联的转动组合开关SQ3、SQ4和限位开关SQ1、SQ2共同控制摇臂的升降。接触器KM4、KM5控制立柱松开与夹紧电动机M4。

照明电路的电源也是由变压器TC将380V交流电压降为36V安全照明电源，照明灯端接地，直接由开关SA1控制。

图11.11　Z35型摇臂钻床的电气控制原理图

图11.12　十字开关外形图

图11.13　十字开关各个位置的工作情况

4）电气控制原理图分析

合上电源开关QS，将十字开关向左扳合，失电压继电器KA线圈通电并自锁。起动主轴电动机，将十字开关向右扳合，接触器KM1线圈通电，主触点KM1闭合，主轴电动机M2直接起动运转。主轴的正反转由主轴箱上的摩擦离合器手柄操作。摇臂钻床的钻头旋转和上下移动都由主轴电动机拖动。将十字开关扳回中间位置，主轴电动机M2停止。

若加工过程中，钻头与工件之间的相对高度不适合时，可通过摇臂的升降来进行调整。欲使摇臂上升，应将十字开关向上扳合，接触器KM2线圈通电，主触点KM2接通，电动机M3正转，带动升降丝杆正转。升降丝杆开始正转时，通过拔叉使传动松紧装置的轴逆时针方向旋转，松紧装置将摇臂松开，此时摇臂上升，同时触点SQ4闭合，为夹紧做准备。此时KM2的动断触点是断开的，接触器KM3的线圈不能得电吸合。

当摇臂上升到所需要的位置时，将十字开关扳回到中间位置，接触器KM2线圈断电，主触点KM2断开，电动机M3停止正转；KM2动断触点闭合，又因触点SQ4已闭合，接触器KM3线圈通电吸合。主触点K3闭合，电动机M3反转带动升降丝杆反转，使松紧装置将摇臂夹紧，摇臂夹紧时触点SQ4断开，接触器KM3线圈断电释放，主触点KM3断开，电动机M3停止。

如果要使摇臂下降，应将十字开关向下扳合，接触器KM3线圈通电吸合，主触点KM3闭合，电动机KM3反转，带动升降丝杆反转，使得松紧装置先将摇臂松开后，带动摇臂下降，触点SQ3闭合，为夹紧做准备。此时KM3的动断触点是断开的，接触KM2的线圈不能得电吸合。当摇臂下降到所需要的位置时，将十字开关回到中间位置，接触器线圈KM3断电释放，主触点KM3断开，电动机M3停止反转；KM3辅助动断触点闭合，且触点SQ3已闭合，接触器KM2线圈电吸合，主触点KM2闭合，电动机M3正转带动升降丝杆正转，升降螺母又随丝杆空转，摇臂停止下降，松紧装置将摇臂夹紧，触点SQ3断开，接触器KM2线圈断电释放，主触点KM2断开，电动机M3停止。

限位开关SQ1、SQ2是用来限制摇臂升降的极限位置的，当摇臂上升（此时，接触器KM2线圈通电吸合，电动机M3正转）到极限位置时，挡块碰到SQ1，使触点SQ1断开，接触器KM2线圈断电释放，电动机M3停转，摇臂停止上升。当摇臂下降（此时，接触器KM3线圈通电吸合，电动机M3反转）到极限位置时，挡块碰到SQ2，使触点SQ2断开，接触器KM3线圈断电释放，电动机M3停转，摇臂停止下降。

Z35型摇臂钻床的摇臂升降运动不允许与主轴旋转运动同时进行，称之为不同运动间的联锁。完成这一任务是由十字开关操作手柄的几个位置实现的，每一个位置带动相应的微动开关动作，接通一个运动方向的电路。

当摇臂需要旋转时，必须连同外立柱一起绕内立柱运转。这个过程必须经过立柱的松开和夹紧，而立柱的松开和夹紧是靠电动机M4的正反转带动液压装置来完成的。当需要松开立柱时，可按下按钮SB1，接触器KM4线圈通电吸合，主触点KM4接通，电动机M4正转，通过齿式离合器带动齿轮式油泵旋转，从一定方向送出高压油，经一定的油路系统和传动机构将外立柱松开。松开后可放开按钮SB1，KM4线圈断电，主触点复位，电动机M4停转。此时，可用人力推动摇臂连同外立柱一起绕内立柱转动，当转到所需位置时，可按下按钮SB2，接触器KM5线圈通电吸合，主触点KM5接通，电动机M4反转，通过齿式离合器带动齿轮式油泵反向旋转，从另一方向送出高压油，在液压推动下将立柱夹紧。夹紧后可放开按钮SB2，KM5线圈断电释放，主触点复位，电动机M4停转。

Z35型摇臂钻床的主轴箱在摇臂上的松开与夹紧和立柱的松开与夹紧由同一台电动机（M4）和同一液压传动机构同时进行控制。

四、实验内容及要求

（1）提前预习，在上课时能够更好地理解。

（2）注意理解各种不同机床从事的工作种类。

五、思考题

阐述4种机床电路的工作原理。

六、实验报告要求

回答思考题。