教學中Z37型搖臂鉆床電氣故障與檢修

關越

【摘 要】維修電工在工作中除了對設備及線路的合理安裝、良好的調試和日常保養與檢查外，如何在出現故障時能迅速查明故障原因，并正確處理故障是使設備正常運行的重要保證。在Z37型搖臂鉆床電氣控制線路故障檢修教學中，如何讓學生掌握對線路正確排除故障方法需要建立一個正確良好的故障分析方法，用科學的檢查方法及時準確地找出故障點，是提高學生排除故障效率的關鍵。

【關鍵詞】搖臂鉆床 鉆床故障 故障檢修

一、Z37型搖臂鉆床的主要結構、運動形式及電氣控制原理

Z37型搖臂鉆床是一種用途廣泛的通用機床，由底座、內立柱、外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺等部分組成。鉆床內立柱固定在底座上在它外面套著空心的外立柱，外立柱可繞著不動的內立柱回轉360°，搖臂一端的套筒部分與外立柱滑動配合借助于絲杠搖臂可沿著外立柱上下移動但兩者不能作相對轉動，因此搖臂與外立柱一起相對于內立柱回轉。鉆床的各種工作狀態都是通過十字開關SA操作來實現的。根據工作需要可將操作手柄分別扳在孔槽內五個不同位置上即：左、右、上、下和中間位置。控制電路為防止突然停電又恢復供電而造成的危險，電路設有零壓保護環節。搖臂的升降有限位保護，搖臂的夾緊與放松是由液壓和電氣聯合控制的。

二、Z37型搖臂鉆床電氣常見故障現象

1.主軸電動機M2不能啟動，可能由以下幾種情況造成

（1）主電路電源開關QS1經常閉合造成接觸不良或連接導線松動。

（2）匯流環與線路的連接線松動。

（3）接觸器KM2主觸頭長期工作被電弧燒損接觸不良。

（4）熱繼電器FR過載后動作未復位。

（5）主電動機M2被燒毀。

（6）控制變壓器TC次級線圈斷線。

（7）中間繼電器KA的自鎖觸頭接觸不良。

（8）十字開關SA的觸頭接觸不良或連接導線松動。

2.主軸電動機M2不能停止，可能是以下幾種情況造成

（1）控制主軸電動機的接觸器KM2的主觸頭熔焊。

（2）主軸電動機接觸器KM1的鐵心接觸面變形、有油污或剩磁粘住不能釋放。

（3）十字開關SA撥回中間位置后，由于觸點粘連或彈簧失效未能斷開或由于膠木炭化引起的短路，使接觸器未能脫離電源。

3.搖臂升降松緊線路的故障有下列幾種

（1）搖臂上升或下降后不能完全夾緊故障原因是鼓形組合開關S1未按要求閉合。正常情況下，當搖臂上升到所需位置時，將十字開關SA扳到中間位置時S1（3-9）應早已接通，使接觸器KM3得電吸合電動機M3反轉，搖臂會自動夾緊，夾緊后S1（3-9）自動斷開。若因鼓形組合開關S1因觸頭位置偏移，使S1（3-9）未按要求閉合，當上升結束后KM2失電其常閉觸頭雖然閉合，但是接觸器KM3是不動作的，這樣電動機M3就不能啟動反轉進行夾緊，所以搖臂仍然處于放松狀態。若搖臂上升完畢后沒有夾緊作用，則說明S1的觸頭（3-9）有故障；反之是S1的觸頭（3-6）有故障。另外鼓形組合開關S1的動靜觸頭彎曲、磨損、接觸不良等也會使搖臂不能夾緊。

（2）搖臂升降后不能按需要停止故障原因是鼓形組合開關S1的常開觸頭（3-6），（3-9）的閉合順序顛倒。例如：將十字開關SA扳到下面位置時接觸器KM3線圈得電吸合。電動機M3反轉通過傳動裝置將搖臂放松、搖臂下降，此時鼓形組合開關S1（3-6）應該閉合為搖臂下降后的夾緊做好準備，但如果鼓形組合開關調整不當使開關的常閉觸頭（3-9）閉合，即使將十字開關SA扳到中間位置時，也不能切斷接觸器KM3的線圈電路，下降運行不能停止，甚至到了極限位置也不能使KM3斷電釋放，由此可能引起很危險的機械事故。

4.立柱的夾緊和松開線路故障有下列幾種

（1）立柱松緊電動機M4不能啟動可能因為是以下原因造成：

①接觸器KM4或KM5的常閉觸頭接觸不良或主觸頭接觸不良。

②熔斷器FU3的熔體熔斷。

③位置開關SQ3的常開或常閉觸頭因經常通斷被電弧燒損。

④組合開關S2的常開或常閉觸頭接觸不好。

⑤電動機M4被燒毀或缺相運行。

（2）立柱在夾緊或放松后不能切斷電動機M4的電源（即電動機M4不能停車）的原因：

①接觸器KM4或KM5的主觸頭接觸熔焊在一起。

②位置開關SQ3的常開或常閉觸頭短路或熔焊。

③組合開關S2產生移動從而導致其不能正確動作。

以上是教學過程中總結的Z37型搖臂鉆床電氣線路的常見故障現象，從上面故障可以得出一個控制線路不管是簡單，還是復雜，其產生的故障是多原因、多方面的。

三、構建進行上述故障分析和檢修的方法

1.修理前的調查研究

（1）當發生故障后向機床操作工了解故障發生的前后情況有利于根據電氣設備的工作原理來判斷發生故障的部位及故障原因。

（2）看熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4的熔體是否熔斷，電動機M1、M2、M3、M4，變壓器TC，接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5線圈有無燒毀現象，按鈕電器元件連接導線是否存在斷線或松動現象。

（3）聞斷電情況下，判斷各電器元件是否有明顯異常的氣味。

（4）聽電動機M1、M2、M3、M4，變壓器TC和接觸器線圈在正常運行時的聲音和發生故障時的聲音有無明顯差異。

（5）摸電動機、變壓器、接觸器的外部（停電情況下）發生故障時，溫度是否顯著上升。

2.根據電氣控制原理確定故障發生的范圍

從故障現象出發，按線路工作原理進行分析判斷故障可能發生的范圍，以便進一步分析找出故障發生的確切部位。endprint

3.對電氣控制部分進行外表檢查

在判斷故障可能發生的范圍后，在判斷的范圍內對有關的電器元件進行外表檢查，常能找出故障的確切部位。比如說：電線進口處有無損傷而引起電源接地、短路等現象；電氣元件有無明顯變形損壞或過熱、燒焦和變色；熱繼電器是否動作；斷路器、接觸器、繼電器等的可動部分，動作是否靈活，觸頭是否接觸不良或熔焊；導線連接是否良好，接頭有無松動或脫落等，這些通過外表檢查都能明顯地反映出故障點。

4.利用萬用表檢查

在對線路設備進行外表檢查后，還未確定或查出故障點時，在斷電的前提下，可利用萬用表的電阻檔檢測線路及電器元件是否短路或斷路；在通電的前提下，用萬用表的電壓檔來檢測線路的電壓值是否正常，三相電源是否平衡，這樣就能有效地找出故障點。

（1）電阻測量法（分段測量法）

以搖臂上升電路為例（下降電路同理）

如圖所示，將電源開關QS1切斷，將KA常開觸頭短接，將十字開關SA放置在向上的位置，把萬用表的選擇開關轉置電阻檔，然后依次逐段測量相鄰兩線號1-2、2-3、3-5、5-6、3-6、6-7、7-0間的電阻值，如果測量某兩線號的電阻為無窮大說明該觸點、線圈或連接導線有斷路故障。例如：測量3-5兩線號間的電阻為無窮大，說明十字開關SA兩觸點接觸不良；若測量5-6、6-7線號之間的電阻為無窮大則說明限位開關SQ1的常閉觸點或接觸器KM3常閉觸點的導線有斷路故障。最后再檢查升降電動機M3通路及阻值情況。

（2）電壓測量法

以立柱夾緊控制電路為例

如圖所示，就是電壓分段測量法，在接通QS1電源開關前，首先判斷線路是否有短路可能，在沒有短路的情況下接通QS1電源，根據電氣原理圖測試電路電壓數值是否符合線路要求的電壓等級。測試點有變壓器TC初級輸入電壓，如果為380V說明電源電壓正常。測量1-0兩點電壓是否為110V，將十字開關SA放置在左位使中間繼電器KA得電并自鎖，再逐段測量相鄰兩線號3-11、11-12、12-13、13-0之間的電壓值。若電路正常閉合S2后除了13-0兩點的電壓為380V外其余任何相鄰兩點間的電壓值均為零。如果閉合S2接觸器KM4不吸合，則說明線路中有斷路故障，此時可用萬用表電壓檔逐段測量各相鄰兩點的電壓。當測量到某兩點間的電壓為380V時，說明這兩點間有斷路現象。最后測量一下電動機M4的U4、V4、W4之間獲得的線電壓數值。

上述兩種方法是利用萬用表電阻檔和電壓檔查找線路中故障點的方法。

5.短接法

以立柱松開控制電路為例

在中間繼電器KA得電常開觸頭自鎖后，扳動限位開關SQ3，接觸器KM5不吸合，說明該電路有斷路故障。學生檢查時可先用萬用表電壓檔測量1-0兩點的電壓值，若電壓正常扳動限位開關SQ3不放，然后用一根絕緣導線分別短接1-2、2-3、3-14、14-15、15-16，當短接到某兩點時接觸器KM5吸合，說明斷路故障就在這兩點之間。若當熱繼電器FR的常閉觸點和中間繼電器KA自鎖點同時接觸不良，這時再采用上述方法就可能造成誤判斷。而采用先將1-16兩點短接若KM5吸合，則說明1-16兩點之間有斷路故障，然后再短接1-3和3-16，當短接1-3時扳動限位開關SQ3后KM5吸合，說明故障在1-3兩點之間，再用前面講的局部短接法短接1-2和2-3，很快就能將斷路故障找出。

以上簡單介紹了幾種電氣故障排除的方法，一個良好的故障分析方法是查找故障點的基礎，用較好的檢查方法及手段找出故障點，是提高排除故障效率的關鍵。在這里提出幾點注意：一、利用電筆和串燈的方法判斷和查找故障是不科學、不準確的，它們只能反映通斷情況，而具體數值不能判斷，這樣會帶來一些假象；二、要根據設備復雜情況有針對性的選用較好的測試手段，也是非常重要的；三、不提倡利用試車的方法盲目查找故障點。

6.對檢查出的故障應及時修理和恢復

在進行外表檢查或利用萬用表檢查時，發現一處故障排除一處故障，有問題及時修復。如：熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4的熔體熔斷應及時更換；接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5的觸頭接觸不能正常分斷或閉合，要進行正確修理和恢復。修理一處要保證一處暢通，切忌拆東修西，擴大故障范圍。

總之，在Z37型搖臂鉆床電氣控制線路排除故障方面的教學過程中要使學生具有相關知識、專業知識及維修技巧，這能使學生較好的完成復雜線路的維修。培養學生在實際工作中每次排除故障后要及時總結經驗，認識到養成一個良好的排除故障方法有利于技術能力的不斷提高。

【參考文獻】

[1]方承遠主編. 工廠電氣控制技術. 北京：機械工業出版社，2000.

[2]黃開榜等編. 金屬切削機床. 哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1998.

[3]黃海平主編. 電氣故障快速排查手冊. 北京：科學出版社，2006.

[4]周希章等編. 機床電路故障診斷與修理. 北京：機械工業出版社，2003.

[5]安順合主編. 常用電氣設備故障診斷與排除問答.北京：機械工業出版社，2002.

[6]李敬梅主編. 電力拖動控制線路與技能訓練. 北京：中國勞動社會保障出版社，2001.endprint

3.對電氣控制部分進行外表檢查

在判斷故障可能發生的范圍后，在判斷的范圍內對有關的電器元件進行外表檢查，常能找出故障的確切部位。比如說：電線進口處有無損傷而引起電源接地、短路等現象；電氣元件有無明顯變形損壞或過熱、燒焦和變色；熱繼電器是否動作；斷路器、接觸器、繼電器等的可動部分，動作是否靈活，觸頭是否接觸不良或熔焊；導線連接是否良好，接頭有無松動或脫落等，這些通過外表檢查都能明顯地反映出故障點。

4.利用萬用表檢查

在對線路設備進行外表檢查后，還未確定或查出故障點時，在斷電的前提下，可利用萬用表的電阻檔檢測線路及電器元件是否短路或斷路；在通電的前提下，用萬用表的電壓檔來檢測線路的電壓值是否正常，三相電源是否平衡，這樣就能有效地找出故障點。

（1）電阻測量法（分段測量法）

以搖臂上升電路為例（下降電路同理）

如圖所示，將電源開關QS1切斷，將KA常開觸頭短接，將十字開關SA放置在向上的位置，把萬用表的選擇開關轉置電阻檔，然后依次逐段測量相鄰兩線號1-2、2-3、3-5、5-6、3-6、6-7、7-0間的電阻值，如果測量某兩線號的電阻為無窮大說明該觸點、線圈或連接導線有斷路故障。例如：測量3-5兩線號間的電阻為無窮大，說明十字開關SA兩觸點接觸不良；若測量5-6、6-7線號之間的電阻為無窮大則說明限位開關SQ1的常閉觸點或接觸器KM3常閉觸點的導線有斷路故障。最后再檢查升降電動機M3通路及阻值情況。

（2）電壓測量法

以立柱夾緊控制電路為例

如圖所示，就是電壓分段測量法，在接通QS1電源開關前，首先判斷線路是否有短路可能，在沒有短路的情況下接通QS1電源，根據電氣原理圖測試電路電壓數值是否符合線路要求的電壓等級。測試點有變壓器TC初級輸入電壓，如果為380V說明電源電壓正常。測量1-0兩點電壓是否為110V，將十字開關SA放置在左位使中間繼電器KA得電并自鎖，再逐段測量相鄰兩線號3-11、11-12、12-13、13-0之間的電壓值。若電路正常閉合S2后除了13-0兩點的電壓為380V外其余任何相鄰兩點間的電壓值均為零。如果閉合S2接觸器KM4不吸合，則說明線路中有斷路故障，此時可用萬用表電壓檔逐段測量各相鄰兩點的電壓。當測量到某兩點間的電壓為380V時，說明這兩點間有斷路現象。最后測量一下電動機M4的U4、V4、W4之間獲得的線電壓數值。

上述兩種方法是利用萬用表電阻檔和電壓檔查找線路中故障點的方法。

5.短接法

以立柱松開控制電路為例

在中間繼電器KA得電常開觸頭自鎖后，扳動限位開關SQ3，接觸器KM5不吸合，說明該電路有斷路故障。學生檢查時可先用萬用表電壓檔測量1-0兩點的電壓值，若電壓正常扳動限位開關SQ3不放，然后用一根絕緣導線分別短接1-2、2-3、3-14、14-15、15-16，當短接到某兩點時接觸器KM5吸合，說明斷路故障就在這兩點之間。若當熱繼電器FR的常閉觸點和中間繼電器KA自鎖點同時接觸不良，這時再采用上述方法就可能造成誤判斷。而采用先將1-16兩點短接若KM5吸合，則說明1-16兩點之間有斷路故障，然后再短接1-3和3-16，當短接1-3時扳動限位開關SQ3后KM5吸合，說明故障在1-3兩點之間，再用前面講的局部短接法短接1-2和2-3，很快就能將斷路故障找出。

以上簡單介紹了幾種電氣故障排除的方法，一個良好的故障分析方法是查找故障點的基礎，用較好的檢查方法及手段找出故障點，是提高排除故障效率的關鍵。在這里提出幾點注意：一、利用電筆和串燈的方法判斷和查找故障是不科學、不準確的，它們只能反映通斷情況，而具體數值不能判斷，這樣會帶來一些假象；二、要根據設備復雜情況有針對性的選用較好的測試手段，也是非常重要的；三、不提倡利用試車的方法盲目查找故障點。

6.對檢查出的故障應及時修理和恢復

在進行外表檢查或利用萬用表檢查時，發現一處故障排除一處故障，有問題及時修復。如：熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4的熔體熔斷應及時更換；接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5的觸頭接觸不能正常分斷或閉合，要進行正確修理和恢復。修理一處要保證一處暢通，切忌拆東修西，擴大故障范圍。

總之，在Z37型搖臂鉆床電氣控制線路排除故障方面的教學過程中要使學生具有相關知識、專業知識及維修技巧，這能使學生較好的完成復雜線路的維修。培養學生在實際工作中每次排除故障后要及時總結經驗，認識到養成一個良好的排除故障方法有利于技術能力的不斷提高。

【參考文獻】

[1]方承遠主編. 工廠電氣控制技術. 北京：機械工業出版社，2000.

[2]黃開榜等編. 金屬切削機床. 哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1998.

[3]黃海平主編. 電氣故障快速排查手冊. 北京：科學出版社，2006.

[4]周希章等編. 機床電路故障診斷與修理. 北京：機械工業出版社，2003.

[5]安順合主編. 常用電氣設備故障診斷與排除問答.北京：機械工業出版社，2002.

[6]李敬梅主編. 電力拖動控制線路與技能訓練. 北京：中國勞動社會保障出版社，2001.endprint

3.對電氣控制部分進行外表檢查

在判斷故障可能發生的范圍后，在判斷的范圍內對有關的電器元件進行外表檢查，常能找出故障的確切部位。比如說：電線進口處有無損傷而引起電源接地、短路等現象；電氣元件有無明顯變形損壞或過熱、燒焦和變色；熱繼電器是否動作；斷路器、接觸器、繼電器等的可動部分，動作是否靈活，觸頭是否接觸不良或熔焊；導線連接是否良好，接頭有無松動或脫落等，這些通過外表檢查都能明顯地反映出故障點。

4.利用萬用表檢查

在對線路設備進行外表檢查后，還未確定或查出故障點時，在斷電的前提下，可利用萬用表的電阻檔檢測線路及電器元件是否短路或斷路；在通電的前提下，用萬用表的電壓檔來檢測線路的電壓值是否正常，三相電源是否平衡，這樣就能有效地找出故障點。

（1）電阻測量法（分段測量法）

以搖臂上升電路為例（下降電路同理）

如圖所示，將電源開關QS1切斷，將KA常開觸頭短接，將十字開關SA放置在向上的位置，把萬用表的選擇開關轉置電阻檔，然后依次逐段測量相鄰兩線號1-2、2-3、3-5、5-6、3-6、6-7、7-0間的電阻值，如果測量某兩線號的電阻為無窮大說明該觸點、線圈或連接導線有斷路故障。例如：測量3-5兩線號間的電阻為無窮大，說明十字開關SA兩觸點接觸不良；若測量5-6、6-7線號之間的電阻為無窮大則說明限位開關SQ1的常閉觸點或接觸器KM3常閉觸點的導線有斷路故障。最后再檢查升降電動機M3通路及阻值情況。

（2）電壓測量法

以立柱夾緊控制電路為例

如圖所示，就是電壓分段測量法，在接通QS1電源開關前，首先判斷線路是否有短路可能，在沒有短路的情況下接通QS1電源，根據電氣原理圖測試電路電壓數值是否符合線路要求的電壓等級。測試點有變壓器TC初級輸入電壓，如果為380V說明電源電壓正常。測量1-0兩點電壓是否為110V，將十字開關SA放置在左位使中間繼電器KA得電并自鎖，再逐段測量相鄰兩線號3-11、11-12、12-13、13-0之間的電壓值。若電路正常閉合S2后除了13-0兩點的電壓為380V外其余任何相鄰兩點間的電壓值均為零。如果閉合S2接觸器KM4不吸合，則說明線路中有斷路故障，此時可用萬用表電壓檔逐段測量各相鄰兩點的電壓。當測量到某兩點間的電壓為380V時，說明這兩點間有斷路現象。最后測量一下電動機M4的U4、V4、W4之間獲得的線電壓數值。

上述兩種方法是利用萬用表電阻檔和電壓檔查找線路中故障點的方法。

5.短接法

以立柱松開控制電路為例

在中間繼電器KA得電常開觸頭自鎖后，扳動限位開關SQ3，接觸器KM5不吸合，說明該電路有斷路故障。學生檢查時可先用萬用表電壓檔測量1-0兩點的電壓值，若電壓正常扳動限位開關SQ3不放，然后用一根絕緣導線分別短接1-2、2-3、3-14、14-15、15-16，當短接到某兩點時接觸器KM5吸合，說明斷路故障就在這兩點之間。若當熱繼電器FR的常閉觸點和中間繼電器KA自鎖點同時接觸不良，這時再采用上述方法就可能造成誤判斷。而采用先將1-16兩點短接若KM5吸合，則說明1-16兩點之間有斷路故障，然后再短接1-3和3-16，當短接1-3時扳動限位開關SQ3后KM5吸合，說明故障在1-3兩點之間，再用前面講的局部短接法短接1-2和2-3，很快就能將斷路故障找出。

以上簡單介紹了幾種電氣故障排除的方法，一個良好的故障分析方法是查找故障點的基礎，用較好的檢查方法及手段找出故障點，是提高排除故障效率的關鍵。在這里提出幾點注意：一、利用電筆和串燈的方法判斷和查找故障是不科學、不準確的，它們只能反映通斷情況，而具體數值不能判斷，這樣會帶來一些假象；二、要根據設備復雜情況有針對性的選用較好的測試手段，也是非常重要的；三、不提倡利用試車的方法盲目查找故障點。

6.對檢查出的故障應及時修理和恢復

在進行外表檢查或利用萬用表檢查時，發現一處故障排除一處故障，有問題及時修復。如：熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4的熔體熔斷應及時更換；接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5的觸頭接觸不能正常分斷或閉合，要進行正確修理和恢復。修理一處要保證一處暢通，切忌拆東修西，擴大故障范圍。

總之，在Z37型搖臂鉆床電氣控制線路排除故障方面的教學過程中要使學生具有相關知識、專業知識及維修技巧，這能使學生較好的完成復雜線路的維修。培養學生在實際工作中每次排除故障后要及時總結經驗，認識到養成一個良好的排除故障方法有利于技術能力的不斷提高。

【參考文獻】

[1]方承遠主編. 工廠電氣控制技術. 北京：機械工業出版社，2000.

[2]黃開榜等編. 金屬切削機床. 哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1998.

[3]黃海平主編. 電氣故障快速排查手冊. 北京：科學出版社，2006.

[4]周希章等編. 機床電路故障診斷與修理. 北京：機械工業出版社，2003.

[5]安順合主編. 常用電氣設備故障診斷與排除問答.北京：機械工業出版社，2002.

[6]李敬梅主編. 電力拖動控制線路與技能訓練. 北京：中國勞動社會保障出版社，2001.endprint