厂商 ：三好玉龙卡盘有限公司
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- 电动卡盘
| KD11系列电动卡盘在经济型数控车床上的应用 | |||||||||||||||||||||||||||||||
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摘要：本文主要介绍了KD11系列电动卡盘在经济型数控车床上应用时，CNC卡盘控制部分相关参数设置及控制线路的设计思路，并扼要阐述了电路原理及调整方法。 KD11系列电动卡盘是与普通车床、自动化车床和数控化车床配套的主要功能部件。具有控制方便、夹紧可靠、动作快捷、平衡性能好、无污染、配套简单等特点。其结构主要有驱动电机、附设减速机械的自定心卡盘、手控电器操纵盒及端齿管接头等部分组成（图1）。工作原理为利用驱动电机通过空心连接轴上的端齿传递转动扭矩，经过小齿行星齿轮的减速机械来拨动盘丝，驱动卡爪同步移动实现自动定心和夹紧工件。
图1卡盘结构示意图 基于上述特点，我们在经济型数控车床上进行了配套使用（数控系统选用广州数控设备有限公司生产的GSK980TD系统）。控制部分摈弃了与原卡盘配套的手控电器操纵盒，改由数控系统直接控制，并在控制线路中作了一些相应功能的设计。经试用控制效果良好且稳定可靠、经济实用。现就CNC卡盘控制相关参数设置及控制线路原理予以介绍。 1 数控系统卡盘控制相关信号 DIQP：卡盘控制输入信号。 DOQPJ：内卡盘夹紧输出/外卡盘放松输出信号。 DOQPS：内卡盘放松输出/外卡盘夹紧输出信号。 NQPJ：内卡盘夹紧到位/外卡盘放松到位信号。 WQPJ：内卡盘放松到位/外卡盘夹紧到位信号。 2 卡盘控制参数
SLSP=1：卡盘功能有效时，不检查卡盘是否夹紧。 SLSP=0：卡盘功能有效时，检查卡盘是否夹紧。如卡盘未夹紧，则无法启动主轴、产生报警。 SLQP=1：卡盘控制功能有效。 SLQP=0：卡盘控制功能无效。
PB1=1：外卡方式，NQPJ为外卡盘放松到位信号，WQPJ为外卡盘夹紧到位信号。 PB1=0：内卡方式，NQPJ为内卡盘夹紧到位信号，WQPJ为内卡盘放松到位信号。 PB2=1：检查卡盘到位信号。 PB2=0：不检查卡盘到位信号。
DT018＞0：卡盘夹紧/放松信号为脉冲输出。 DT018=0：卡盘夹紧/放松信号为电平输出。 3 控制过程分析 开机时，DOQPJ及DOQPS都输出高阻抗。 当CNC第一次检测到卡盘控制输入信号DIQP有效时，DOQPJ与0 V接通，卡盘夹紧。第二次检测到卡盘控制输入信号DIQP有效时，DOQPS输出0 V，卡盘松开。即每有一次卡盘控制输入信号有效时，其输出状态就改变一次。卡盘的夹紧与放松输出信号是交替进行的。 执行M12后，DOQPS输出高阻，DOQPJ输出0 V，卡盘夹紧。 执行M13后，DOQPJ输出高阻，DOQPS输出0 V，卡盘松开。 当参数DT018设置为0时，卡盘夹紧/放松信号为电平输出。如在卡盘部件上不设置夹紧/放松到位信号检测装置，则卡盘驱动电机启动后将一直保持输出，夹紧时电机将过载烧坏，放松时卡爪将脱离卡盘体，使卡盘无法正常工作。 当参数DT018设置为＞0时，卡盘夹紧/放松信号为脉冲输出。因夹紧与放松脉冲信号宽度一致。即卡盘驱动电机在夹紧工件与放松工件的动作时间上是一样的。由于在夹紧工件过程中，卡爪卡紧工件时移动的行程很微小，而放松时驱动电机在同样脉冲宽度时间内，带动卡爪所移动的行程则大于夹紧行程。这样卡爪在一个夹紧/放松工件循环后，其复位位置已与起始位置发生了一定的位移，从而将会产生卡爪在若干次循环后就不能夹紧工件的现象。 针对上述状况，要保证在参数DT018=0状态下，驱动电机在驱动卡爪夹紧时不致过载，放松卡爪时不致越位。在参数DT018>0状态下，卡爪能复位准确。最好的办法就是在卡盘驱动电机的控制电路上设置夹紧/放松到位信号检测装置，但在卡盘部件及机床相应位置安装夹紧/放松到位信号检测装置十分不便。为此我们对车床的控制线路作了如下相应功能的设计。 4 GSK980TD车床CNC卡盘控制线路 4.1 CNC卡盘控制原理(图2)
图2 CNC卡盘控制原理图 4.2 车床控制线路原理(图3)
图3 车床控制线路原理图 注：（1）SF：脚踏开关。 （2）KM1、KM2：卡盘夹紧/放松交流接触器。 （3）KM3、KM4：主轴正反转交流接触器。 （4）交流主电路图略。 5 控制线路原理 设SLSP=1：卡盘功能有效时，不检查卡盘是否夹紧。 SLQP=1：卡盘控制功能有效。 PB2=0：不检查卡盘到位信号。 DT018＞0（卡盘夹紧/放松信号为脉冲输出方式，脉冲宽度调整范围根据实际需要设置）。 5.1 卡盘夹紧/放松控制 当系统第一次检测到卡盘控制输入信号DIQP有效时(卡盘需夹紧信号DOQPJ与0 V接通，KA1吸合，KT1动合（延时断开）触点吸合，KM1吸合驱动电机运转，卡盘开始夹紧，夹紧时间根据卡爪空行程及工件夹持力需要确定。其主要是利用设置脉冲输出时间配合调节KT时间继电器延时来完成。卡爪空行程阶段靠脉冲输出时间控制，工件夹紧阶段靠时间继电器控制。即卡爪空行程走完，夹紧脉冲输出结束，KA1继电器断电。这时利用KT动合（延时断开）触点继续接通夹紧回路KM1，直至工件夹紧为止。 当系统第二次检测到卡盘控制输入信号DIQP有效时（卡盘需放松信号），DOQPS输出0 V，KA2吸合，KM2吸合，驱动电机反向旋转，卡盘松开，直至脉冲输出结束KA2断开，卡爪退回至夹紧时起始位置。
5.2 主轴与卡盘夹紧/放松互锁
5.2.1 由于设置了SLSP=1，卡盘功能有效时，不检查卡盘是否夹紧/放松到位信号，故主轴运转时，卡盘应处在夹紧状态，才能保证机床运转的安全。为此在主轴启动回路分别串入了KA0常开触点和KT动断（延时复位）触点，使主轴启动必须待卡盘夹紧回路KM1吸合，使KA0主轴准许启动继电器吸合并自保，并在卡盘夹紧结束，KT动断（延时复位）触点复位后，主轴回路正反转启动才有效。
5.2.2 由于卡盘夹紧/松开信号交替输出，在主轴启动后如人为误操作（踏上SF开关），将可导致卡盘的意外松开，或再次踏上SF开关，卡盘再次继续夹紧，导致驱动电机过载等后果。为此在卡盘夹紧/放松控制信号DIQP输入回路中串入KM3、KM4常闭触点，保证卡盘夹紧/放松操作必须待主轴运转停止后该功能才有效，以防止主轴在运转工作中人为误操作。
5.2.3 主轴停止后，卡盘允许松开时，利用串入主轴准许启动回路中的KM2常闭触点断开KA0，这样可保证主轴在下一循环工作时又必须待卡盘夹紧后才允许启动。
控制电路其他触点功能略。
参数DT018=0状态时略。 |
