铣床卡盘电动化

摘 要 铣床卡盘为手动卡盘，装卸工件必须用内四方扳手手动松开、夹紧工件，费时费力，经过电动化改造，只需按压夹紧或松开按钮，卡盘会自动夹紧、松开。本文介绍了卡盘电动化改造思路和改造过程，请读者参考。

关键词 电动卡盘；减速电机；电流继电器；发那科PMC

中图分类号TM77 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）90-0206-02

在现代化的制作企业中，减轻劳动者强度、提高效率，全面实行自动化，无形中也降低劳动了成本，我公司购买的北京一机床厂的数控铣床，型号为XK6032A，当时购买时没有考虑液压站，导致操作工装夹工件时必须用内四方扳手手动松开、夹紧工件，第一，浪费人力，第二，浪费效率，经过研究，决定改造成电动卡盘。

1改造思路

电动三爪卡盘应该满足卡爪活动范围大、可夹持工件的尺寸范围大，装夹力度可靠，并可实现自锁等要求。为此，需要增加三相异步电动机旋转带动原来的卧式卡盘实现工件的松开和夹紧。但是，由于三相异步电动机的转速较高，对松夹工件不利，因此在三相异步电动机和原卧式卡盘之间增加了具有大传动比的减速机构达到了以较低的速度夹紧工件的目的。

首先，改造需要三相异步电机、减速机构、卧式卡盘（原来的）、还需要投制减速机构与卡盘的连接工装，我们选择的三相异步电动机型号为：51K90GU-S3F，减速机构的型号为5GU 60KB，立式安装方式，电机功率90瓦，1400转/分，减速比为1：60，此三相异步电动机具有良好的堵转性能，因此非常适合作为卡盘夹紧用，减速机构有较高的减速比，卡盘夹紧后工件不易松动，一切条件具备好了，那么，问题提出来了，当电机减速后带动卡盘夹紧工件后，电机堵转，然后怎样才能断开三相异步电动机电源，否则电机将会烧毁，这里必须有电流继电器进行控制，断开三相电源，经过搜寻，我选择型号为EIR-RAH-A的电流继电器，此电流继电器有过电流大小设置，还有过电流时间设置，这样，通过设置不同的过电流大小和过电流时间，就可以调整卡盘的夹紧力，当然，过电流时间不能过长，否则电机因为过热烧毁。

2数控PMC联锁控制

这台XK6032A数控铣床的PMC系统有备用的I/O点，操作面板上也有备用的按钮，因此这次改造配盘线路较少，可以利用发那科的PMC在线编辑功能，把一系列自动控制在PMC内实现，需要的输入点有：夹紧按钮；松开按钮；过电流继电器输入；输出点有：夹紧（电机正转）；松开（电机反转）；夹紧指示灯；松开指示灯。根据发那科PMC的I/O点监控功能，选取操作面板上两个备用按钮，确认夹紧按钮输入点为X11.0；松开按钮输入点为X11.1，然后还定义了夹紧指示灯的输出点为Y4.0；松开指示灯的输出点为Y4.1；卡盘夹紧输出点为Y3.1；卡盘松开输出点为Y3.2；电流继电器的输入点为X3.4；为了防止卡盘正在夹紧同时、操作工马上又进行松开动作，形成夹紧和松开的输出瞬间同时接通，造成电动机三相短路，我们给松开回路增加一个500ms的延时，当按压松开按钮500ms后，松开（电机反转）才开始动作。从图1中可以看出，操作工装好工件，只需点动按压夹紧按钮X11.0，夹紧输出Y3.1接通，Y3.1接通后，使中间继电器J1接通，电动机正转，夹紧动作进行，当夹紧到一定的时间、电流，图3中过电流继电器的输出点X3.4接通，图1中Y4.0接通，加紧指示灯亮，并断开Y3.1，这时证明工件已经夹紧，另外，电流继电器X3.4接通（已夹紧）后给PMC自动运行信号，使机床自动启动；工件松开时，点动松开按钮X11.1，卡盘松开输出点Y3.2接通，中间继电器J2接通，电动机反转，卡盘松开，同时输出点Y4.1接通，松开指示灯亮，证明卡盘已经松开；图1中设计的松开按钮X11.1是点动，只要按压1秒钟左右，卡盘即可松开。当我们要把卡盘内卡方式改为外卡或将外卡方式改为内卡时，只需将图3中三相异步电动机相序改变，电机方向改变即可。图3中，取三相异步电机的其中一相输入作为电流继电器的一次侧输入，电流继电器的6#和7#接线端子为220伏电源输入，4#和5#接线端子为一次侧输入，12#和13#接线端子为输出信号点（开点）。基本的参数设置为：C0为互感器一次侧电流值；C1为互感器二次侧电流值；因为电流小于5A时可以直接将4#和5#接线端子窜入检测电路（不需互感器），因此C0和 C1同时设置为5A，输入与输出为1：1关系；HI=1A，HI为动作电流大小，设置为1.0A；HT=1.0秒，HT为过电流延时响应时间，设置为1.0秒；0I=0；0T=0； 0I和0T 分别为过载电流和过载电流延时时间，在这里不用，各设置为0；C2=0，C2为复位方式，设置为自动复位方式。

3结论

通过卡盘电动化改造，首先相对原来改造的气动卡盘（5公斤气压的情况下，工件经常因未夹紧飞出），电动卡盘夹紧力较大，非常安全；其次，改造费用较低，共花费几百元，若改造为液压卡盘则需好几千元；第三，大大提高效率，原来操作工一人一机，现在一人双机。另外，电动化卡盘可以应用到普通铣床，目的就是提高生产效率，降低劳动力。