教学中Z37型摇臂钻床电气故障与检修

【摘 要】维修电工在工作中除了对设备及线路的合理安装、良好的调试和日常保养与检查外，如何在出现故障时能迅速查明故障原因，并正确处理故障是使设备正常运行的重要保证。在Z37型摇臂钻床电气控制线路故障检修教学中，如何让学生掌握对线路正确排除故障方法需要建立一个正确良好的故障分析方法，用科学的检查方法及时准确地找出故障点，是提高学生排除故障效率的关键。

【关键词】摇臂钻床 钻床故障 故障检修

一、Z37型摇臂钻床的主要结构、运动形式及电气控制原理

Z37型摇臂钻床是一种用途广泛的通用机床，由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部分组成。钻床内立柱固定在底座上在它外面套着空心的外立柱，外立柱可绕着不动的内立柱回转360°，摇臂一端的套筒部分与外立柱滑动配合借助于丝杠摇臂可沿着外立柱上下移动但两者不能作相对转动，因此摇臂与外立柱一起相对于内立柱回转。钻床的各种工作状态都是通过十字开关SA操作来实现的。根据工作需要可将操作手柄分别扳在孔槽内五个不同位置上即：左、右、上、下和中间位置。控制电路为防止突然停电又恢复供电而造成的危险，电路设有零压保护环节。摇臂的升降有限位保护，摇臂的夹紧与放松是由液压和电气联合控制的。

二、Z37型摇臂钻床电气常见故障现象

1.主轴电动机M2不能启动，可能由以下几种情况造成

（1）主电路电源开关QS1经常闭合造成接触不良或连接导线松动。

（2）汇流环与线路的连接线松动。

（3）接触器KM2主触头长期工作被电弧烧损接触不良。

（4）热继电器FR过载后动作未复位。

（5）主电动机M2被烧毁。

（6）控制变压器TC次级线圈断线。

（7）中间继电器KA的自锁触头接触不良。

（8）十字开关SA的触头接触不良或连接导线松动。

2.主轴电动机M2不能停止，可能是以下几种情况造成

（1）控制主轴电动机的接触器KM2的主触头熔焊。

（2）主轴电动机接触器KM1的铁心接触面变形、有油污或剩磁粘住不能释放。

（3）十字开关SA拨回中间位置后，由于触点粘连或弹簧失效未能断开或由于胶木炭化引起的短路，使接触器未能脱离电源。

3.摇臂升降松紧线路的故障有下列几种

（1）摇臂上升或下降后不能完全夹紧故障原因是鼓形组合开关S1未按要求闭合。正常情况下，当摇臂上升到所需位置时，将十字开关SA扳到中间位置时S1（3-9）应早已接通，使接触器KM3得电吸合电动机M3反转，摇臂会自动夹紧，夹紧后S1（3-9）自动断开。若因鼓形组合开关S1因触头位置偏移，使S1（3-9）未按要求闭合，当上升结束后KM2失电其常闭触头虽然闭合，但是接触器KM3是不动作的，这样电动机M3就不能启动反转进行夹紧，所以摇臂仍然处于放松状态。若摇臂上升完毕后没有夹紧作用，则说明S1的触头（3-9）有故障；反之是S1的触头（3-6）有故障。另外鼓形组合开关S1的动静触头弯曲、磨损、接触不良等也会使摇臂不能夹紧。

（2）摇臂升降后不能按需要停止故障原因是鼓形组合开关S1的常开触头（3-6），（3-9）的闭合顺序颠倒。例如：将十字开关SA扳到下面位置时接触器KM3线圈得电吸合。电动机M3反转通过传动装置将摇臂放松、摇臂下降，此时鼓形组合开关S1（3-6）应该闭合为摇臂下降后的夹紧做好准备，但如果鼓形组合开关调整不当使开关的常闭触头（3-9）闭合，即使将十字开关SA扳到中间位置时，也不能切断接触器KM3的线圈电路，下降运行不能停止，甚至到了极限位置也不能使KM3断电释放，由此可能引起很危险的机械事故。

4.立柱的夹紧和松开线路故障有下列几种

（1）立柱松紧电动机M4不能启动可能因为是以下原因造成：

①接触器KM4或KM5的常闭触头接触不良或主触头接触不良。

②熔断器FU3的熔体熔断。

③位置开关SQ3的常开或常闭触头因经常通断被电弧烧损。

④组合开关S2的常开或常闭触头接触不好。

⑤电动机M4被烧毁或缺相运行。

（2）立柱在夹紧或放松后不能切断电动机M4的电源（即电动机M4不能停车）的原因：

①接触器KM4或KM5的主触头接触熔焊在一起。

②位置开关SQ3的常开或常闭触头短路或熔焊。

③组合开关S2产生移动从而导致其不能正确动作。

以上是教学过程中总结的Z37型摇臂钻床电气线路的常见故障现象，从上面故障可以得出一个控制线路不管是简单，还是复杂，其产生的故障是多原因、多方面的。

三、构建进行上述故障分析和检修的方法

1.修理前的调查研究

（1）当发生故障后向机床操作工了解故障发生的前后情况有利于根据电气设备的工作原理来判断发生故障的部位及故障原因。

（2）看熔断器FU1、FU2、FU3、FU4的熔体是否熔断，电动机M1、M2、M3、M4，变压器TC，接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5线圈有无烧毁现象，按钮电器元件连接导线是否存在断线或松动现象。

（3）闻断电情况下，判断各电器元件是否有明显异常的气味。

（4）听电动机M1、M2、M3、M4，变压器TC和接触器线圈在正常运行时的声音和发生故障时的声音有无明显差异。

（5）摸电动机、变压器、接触器的外部（停电情况下）发生故障时，温度是否显著上升。

2.根据电气控制原理确定故障发生的范围

从故障现象出发，按线路工作原理进行分析判断故障可能发生的范围，以便进一步分析找出故障发生的确切部位。

3.对电气控制部分进行外表检查

在判断故障可能发生的范围后，在判断的范围内对有关的电器元件进行外表检查，常能找出故障的确切部位。比如说：电线进口处有无损伤而引起电源接地、短路等现象；电气元件有无明显变形损坏或过热、烧焦和变色；热继电器是否动作；断路器、接触器、继电器等的可动部分，动作是否灵活，触头是否接触不良或熔焊；导线连接是否良好，接头有无松动或脱落等，这些通过外表检查都能明显地反映出故障点。

4.利用万用表检查

在对线路设备进行外表检查后，还未确定或查出故障点时，在断电的前提下，可利用万用表的电阻档检测线路及电器元件是否短路或断路；在通电的前提下，用万用表的电压档来检测线路的电压值是否正常，三相电源是否平衡，这样就能有效地找出故障点。

（1）电阻测量法（分段测量法）

以摇臂上升电路为例（下降电路同理）

如图所示，将电源开关QS1切断，将KA常开触头短接，将十字开关SA放置在向上的位置，把万用表的选择开关转置电阻档，然后依次逐段测量相邻两线号1-2、2-3、3-5、5-6、3-6、6-7、7-0间的电阻值，如果测量某两线号的电阻为无穷大说明该触点、线圈或连接导线有断路故障。例如：测量3-5两线号间的电阻为无穷大，说明十字开关SA两触点接触不良；若测量5-6、6-7线号之间的电阻为无穷大则说明限位开关SQ1的常闭触点或接触器KM3常闭触点的导线有断路故障。最后再检查升降电动机M3通路及阻值情况。

（2）电压测量法

以立柱夹紧控制电路为例

如图所示，就是电压分段测量法，在接通QS1电源开关前，首先判断线路是否有短路可能，在没有短路的情况下接通QS1电源，根据电气原理图测试电路电压数值是否符合线路要求的电压等级。测试点有变压器TC初级输入电压，如果为380V说明电源电压正常。测量1-0两点电压是否为110V，将十字开关SA放置在左位使中间继电器KA得电并自锁，再逐段测量相邻两线号3-11、11-12、12-13、13-0之间的电压值。若电路正常闭合S2后除了13-0两点的电压为380V外其余任何相邻两点间的电压值均为零。如果闭合S2接触器KM4不吸合，则说明线路中有断路故障，此时可用万用表电压档逐段测量各相邻两点的电压。当测量到某两点间的电压为380V时，说明这两点间有断路现象。最后测量一下电动机M4的U4、V4、W4之间获得的线电压数值。

上述两种方法是利用万用表电阻档和电压档查找线路中故障点的方法。

5.短接法

以立柱松开控制电路为例

在中间继电器KA得电常开触头自锁后，扳动限位开关SQ3，接触器KM5不吸合，说明该电路有断路故障。学生检查时可先用万用表电压档测量1-0两点的电压值，若电压正常扳动限位开关SQ3不放，然后用一根绝缘导线分别短接1-2、2-3、3-14、14-15、15-16，当短接到某两点时接触器KM5吸合，说明断路故障就在这两点之间。若当热继电器FR的常闭触点和中间继电器KA自锁点同时接触不良，这时再采用上述方法就可能造成误判断。而采用先将1-16两点短接若KM5吸合，则说明1-16两点之间有断路故障，然后再短接1-3和3-16，当短接1-3时扳动限位开关SQ3后KM5吸合，说明故障在1-3两点之间，再用前面讲的局部短接法短接1-2和2-3，很快就能将断路故障找出。

以上简单介绍了几种电气故障排除的方法，一个良好的故障分析方法是查找故障点的基础，用较好的检查方法及手段找出故障点，是提高排除故障效率的关键。在这里提出几点注意：一、利用电笔和串灯的方法判断和查找故障是不科学、不准确的，它们只能反映通断情况，而具体数值不能判断，这样会带来一些假象；二、要根据设备复杂情况有针对性的选用较好的测试手段，也是非常重要的；三、不提倡利用试车的方法盲目查找故障点。

6.对检查出的故障应及时修理和恢复

在进行外表检查或利用万用表检查时，发现一处故障排除一处故障，有问题及时修复。如：熔断器FU1、FU2、FU3、FU4的熔体熔断应及时更换；接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5的触头接触不能正常分断或闭合，要进行正确修理和恢复。修理一处要保证一处畅通，切忌拆东修西，扩大故障范围。

总之，在Z37型摇臂钻床电气控制线路排除故障方面的教学过程中要使学生具有相关知识、专业知识及维修技巧，这能使学生较好的完成复杂线路的维修。培养学生在实际工作中每次排除故障后要及时总结经验，认识到养成一个良好的排除故障方法有利于技术能力的不断提高。

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