摇臂钻床是工业生产中常用的孔加工机床，主要用于对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔以及刮平面、攻螺纹等加工。由于传统的继电方式控制的摇臂钻床故障率较高，采用可编程逻辑控制器（PLC）对摇臂钻床进行电气改造，可以提高其可靠性，降低故障率。以下是关于摇臂钻床及PLC改造教学过程中的详细知识点：
1. 摇臂钻床结构与功能
摇臂钻床由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、主轴、工作台等部分组成。内立柱固定在底座上，外立柱空心，可围绕内立柱旋转360度。摇臂通过套筒与外立柱滑动配合，可沿其上下移动，并与之一起相对内立柱旋转。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，通过手轮操纵进行水平移动。
在操作摇臂钻床时，需确保摇臂及主轴箱调整到所需位置并夹紧，同时工件要放平、放稳、固定牢靠。
2. 摇臂钻床的电气控制线路
摇臂钻床电气控制线路的主电路包括四台三相异步电动机，它们分别由不同的接触器控制。例如，冷却泵电动机M1由组合开关Qs2控制，主轴电动机M2由接触器KM1控制，摇臂升降电动机M3由接触器KM2和KM3控制，立柱松紧电动机M4由接触器KM4和KM5控制。控制电路的电源由控制变压器TC提供。
摇臂钻床的操作通常使用十字开关SA进行，包括十字手柄和四个微动开关，用于控制机床的启动、停止、方向调整等操作。
3. 摇臂钻床常见故障分析
学生在小组形式下，负责查找摇臂钻床的常见故障及其原因，并进行展示和讨论。这包括设备的状况、生产工艺对电气的要求、操作系统的可靠性、安全联锁装置和限位保护装置的完备性、电气元件老化和破损程度以及线路的完整性。
4. 改造方案的制定与电气控制线路设计
各小组根据前期对摇臂钻床的了解和预检情况，提出改造方案、修理工艺和主要更换件的详细信息。方案确定的原则、电气控制线路设计原则及步骤是此阶段教学的重点。
5. PLC对摇臂钻床电气控制系统的改造
在熟悉了加工工艺流程和设备原有的继电器控制原理后，列出机床电气元器件明细表，并探讨现场输入输出信号及其在PLC中的分配。学生需以小组为单位绘出输入输出端子接线图，并在教师的指导下编制梯形图。
6. 梯形图的编制
为了让学生更好地理解PLC编程，将电气控制系统分为三个部分：主轴电动机控制、摇臂升降控制、立柱和主轴的夹紧与松开控制，并按层级由浅入深进行程序设计。
7. 安装与调试PLC控制系统
根据设计的电路图和元器件的结构特点、功能及作用，选择电气元器件，并绘制出摇臂钻床的电气控制元器件布置图。师生共同确定最佳的电气控制元器件布置图，绘制出摇臂钻床电气系统线路接线图，并按照电气元器件和电气控制线路的安装工艺要求，完成元器件的安装与调试工作。
在以上教学过程中，学生通过实际操作和理论学习，能够深入了解摇臂钻床的结构、电气控制原理和PLC控制系统的改造与应用，为将来从事机电一体化领域的工作打下坚实的基础。
