摇臂钻床识图
在机械加工领域，钻床是一类应用广泛的机床设备，能够完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种加工任务。钻床家族种类繁多，涵盖台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、多轴钻床、卧式钻床、深孔钻床等。其中，摇臂钻床凭借操作方便灵活、适用范围广的特性，成为单件或成批生产中加工带有多孔大型工件的首选设备，在机械加工行业中占据重要地位。
一、摇臂钻床的功能与应用场景
摇臂钻床作为一种高效的孔加工设备，其核心功能是在各类工件上进行精确的孔加工。无论是普通金属材料，还是工程塑料、复合材料等，摇臂钻床都能通过更换不同类型的刀具，实现多样化的加工需求。例如，在汽车零部件制造中，摇臂钻床可用于加工发动机缸体上的安装孔；在模具制造领域，能精准加工模具上的导柱孔、顶针孔等，确保模具的装配精度和使用性能。
由于摇臂钻床具备摇臂可升降、主轴箱可移动以及立柱可回转的特点，使其特别适合加工大型工件和多孔位工件。相较于其他类型的钻床，摇臂钻床无需频繁调整工件位置，即可完成不同位置孔的加工，大大提高了加工效率，降低了劳动强度，在重型机械、船舶制造、航空航天等行业中发挥着不可替代的作用。
二、主要结构及运动形式
（一）核心结构部件
摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。这些部件相互协作，构成了摇臂钻床完整的加工体系。
底座
整体铸件，为机床提供稳定支撑，承受加工过程中的各种力和振动，是其他部件安装的基础
内立柱
固定于底座一端，为外立柱提供支撑和回转中心，是保证机床稳定性的关键部件
外立柱
套在内立柱上，可绕内立柱回转 360°，同时与摇臂配合实现升降运动，扩大了加工范围
摇臂
一端为套筒结构，套在外立柱上，通过升降丝杠实现上下移动，其上安装有水平导轨，用于支撑和移动主轴箱
主轴箱
复合部件，集成主传动电动机、主轴和主轴传动机构等，通过手轮操作可沿摇臂水平导轨移动，实现不同位置的加工
工作台
用于安装工件，可根据加工需求调整位置和角度，为工件加工提供稳定的承载平台
底座作为摇臂钻床的基础支撑部件，通常采用高强度铸铁制成，具有良好的刚性和减震性能。内立柱稳固地固定在底座上，为整个机床的运动提供基准。外立柱套在内立柱上，能够灵活地绕内立柱回转，这一设计使得摇臂可以在圆周方向上自由调整位置，方便对工件不同方位进行加工。
摇臂通过套筒与外立柱相连，借助升降丝杠的正、反向旋转，可沿外立柱作上下移动。由于升降丝杠与外立柱构成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂在升降的同时，还能与外立柱一起绕内立柱回转，进一步拓展了加工范围。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，操作人员可通过手轮轻松地控制主轴箱沿摇臂水平移动，从而精确调整主轴的位置，对准工件上的加工孔位。
（二）运动形式
摇臂钻床的运动形式主要包括主运动、进给运动和辅助运动，这些运动相互配合，实现对工件的精确加工。其运动形式流程如下：
在钻削加工过程中，主轴的旋转运动是主运动，为切削加工提供动力。同时，主轴沿轴向的直线移动为进给运动，即钻孔时钻头一面作高速旋转运动，同时沿轴线方向作纵向进给运动，从而将材料逐步去除，形成所需的孔。在进行主运动和进给运动时，为保证加工精度，主轴箱需通过夹紧装置紧固在摇臂的水平导轨上，摇臂与外立柱也应通过夹紧装置牢固地紧固在内立柱上，防止因振动或位移影响加工质量。
摇臂钻床的辅助运动则为加工操作提供了便利。摇臂沿外立柱的上下移动，可根据工件的高度调整加工位置；主轴箱沿摇臂水平导轨的长度方向移动，能够实现不同水平位置的孔加工；摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动，使机床可以轻松加工工件圆周方向上的孔位。这些辅助运动相互配合，大大提高了摇臂钻床的加工灵活性和适用性。
三、拖动与控制要求
（一）拖动系统配置
为满足复杂的加工需求，摇臂钻床采用多电动机拖动系统。以 Z3050 型摇臂钻床为例，通常配备多台电动机，分别负责不同的运动部件和功能。
主电动机：用于驱动主轴的旋转运动和纵向进给运动，以及相应的变速机构，是实现钻削加工的核心动力源。
升降电动机：专门负责摇臂的升降运动，通过正、反向旋转带动摇臂沿外立柱上下移动。
液压泵电动机：在采用电气液压装置控制夹紧与松开的摇臂钻床中，液压泵电动机通过带动液压泵工作，提供压力油，推动活塞和菱形块动作，实现内外立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开。
冷却泵电动机：为加工过程提供冷却液，通过开关控制其启停，确保刀具和工件在加工过程中得到有效冷却和润滑。
（二）控制要求
调速需求：为适应钻孔、扩孔、铰孔、攻丝等多种加工方式的要求，主轴的旋转与进给运动均需具备较大的调速范围。一般情况下，主要由机械变速机构实现调速，通过调整齿轮组的啮合关系改变主轴转速和进给速度。在部分机型中，为简化变速箱结构，也会采用多速笼型异步电动机拖动，通过电气控制实现不同速度的切换。
正反转控制：在加工螺纹时，要求主轴能实现正、反向旋转。由于通常采用机械结构变化运动来实现这一功能，因此拖动主轴的电动机只需单向旋转，机械结构会根据加工需求改变主轴的旋转方向。
摇臂升降控制：摇臂的升降由升降电动机拖动，该电动机需具备正、反向旋转功能，以实现摇臂的上升和下降。通过控制电路中的接触器切换电动机的电源相序，即可控制电动机的转向。
夹紧与松开控制：内外立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开控制方式多样，常见的有手柄机械操作、电气机械装置、电气液压装置、电气液压机械装置等。以 Z3050 型摇臂钻床为例，采用电动机带动液压泵，通过夹紧机构实现夹紧与松开。具体来说，通过控制液压泵电动机的正、反转，送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作，从而实现夹紧或松开。由于主轴箱和立柱的夹紧、松开动作通常为点动操作，因此液压泵电动机采用点动控制，确保操作的准确性和安全性。
联锁与保护：为保障操作人员的安全和机床的正常运行，摇臂钻床设置了完善的联锁和保护环节。例如，在摇臂升降过程中，只有当夹紧装置松开后，升降电动机才能启动；当摇臂上升或下降到极限位置时，限位开关会自动触发，使升降电动机停止运行，防止发生碰撞事故。此外，机床还配备了过载保护、短路保护等装置，当电动机过载或电路发生短路时，保护装置会迅速动作，切断电源，避免设备损坏。
照明与指示：机床配备安全照明和信号指示电路，为操作人员提供良好的工作环境和清晰的设备运行状态指示。工作灯用于照亮加工区域，方便操作人员观察加工情况；指示灯则通过不同的颜色和闪烁方式，提示机床的运行状态，如电源接通、主轴运转、夹紧状态等。
四、Z35 型摇臂钻床控制电路工作原理
Z35 型摇臂钻床的电气控制图主要由主电路、辅助控制电路和照明电路组成，装备有 4 台电动机，其控制逻辑流程如下：
开始工作时，操作人员将十字开关 SA1 切换至左边，此时 SA1 的左接点闭合，低电压继电器 KV 线圈带电，KV 常开接点随之闭合，为后续电路的正常工作做好准备。接着，将十字转换开关扳向右方位置，触点接通接触器 KM1 线圈，从而使主轴电动机 M2 通电工作运转。主轴的旋转方向由主轴箱上的摩擦离合器手柄位置决定，通过调整手柄，可实现主轴的正转或反转，以满足不同的加工需求。当需要主轴停车时，只需将十字转换开关 SA1 手柄拨向中间位置，接触器 KM1 线圈断电，主轴电动机 M2 停止运转。
摇臂的升降同样由十字开关控制。当 SA1 位置向上时，接触器 KM2 得电吸合，摇臂升降电动机 M3 正向运转，带动摇臂上升。当摇臂上升到一定程度时，限位开关 SQ1 动作，切断 KM2 线圈电源，M3 停止运转，摇臂停止上升，避免超出安全范围。当需摇臂下降时，拨动 SA1 向下，接触器 KM3 线圈得电，M3 反向运转，摇臂下降。当下降到极限值时，相应的行程开关动作，使 KM3 断电，M3 停止运行，确保摇臂安全下降。
立柱的夹紧与松开由复合按钮 SB1 和 SB2 来完成。按下 SB2 时，控制立柱夹紧与松开的电动机 M4 正向运转，带动液压泵工作，送出压力油，推动活塞和菱形块动作，使立柱松开。如果只按下 SB1 时，电动机 M4 反向运转，压力油改变流向，立柱夹紧。当松开按钮后，电动机 M4 停止工作，保持当前的夹紧或松开状态。此外，在工作过程中，若需要向工件上送冷却液，操作人员只需操作冷却泵开关 SA2，即可方便地控制冷却泵 M1 的开停，为加工过程提供必要的冷却和润滑。
五、结语
摇臂钻床作为机械加工中常用的机床设备，其结构设计巧妙，功能强大，通过多个部件的协同运动和完善的电气控制，实现了高效、精准的孔加工。深入了解摇臂钻床的识图知识，掌握其结构原理、运动形式、拖动控制要求以及电气工作原理，对于机械加工从业人员来说至关重要。随着制造业的不断发展和技术的进步，摇臂钻床也在朝着自动化、智能化方向持续创新，未来将在更多领域发挥更大的作用，为机械加工行业的发展提供有力支持。
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