摘要　介绍CW800系列卧式加工中心刀库比例调速系统的原理及调试注意事项，其参数计算、实测线路和波形，供维修同类设备时参考。
　　关键词　刀库比例调速系统　参数计算　实测线路　波形

　　CW800系列卧式加工中心是原东德MWM公司80年代制造的高精度卧式加工中心，国内购买厂家较多，尤其是在东西德合并后有多台这样的二手设备进入我国。但有些用户因刀库调速系统发生故障后难以修复，往往将其作为一般数控镗铣床使用，这不能不说是一种浪费。实际上只要对该调速控制系统认真分析、测试和调整，恢复自动换刀功能还是不难的。本文对该调速系统的原理及调试方法作一介绍。

1　刀库调速系统的组成
　　CW800系列加工中心的刀库调速采用液压比例调速阀控制油马达变速，从而实现刀库的调速。其核心部分是比例阀与比例调节板，其余机械传动部件结构较简单，修理也较容易。比例调速系统的组成如图1所示，各部分的作用如下：
　　（1）比例调速系统电源　将外部提供的+24V电源转换成调节器所需的±9V及+15V电源，供电子线路使用。
　　（2）给定值调节单元　将外部各级速度选择信号u1～u4转换成调节器的速度给定电压。
　　（3）斜坡发生器　将速度的阶跃给定转换为斜坡给定，以改变加、减速时间。
　　（4）PID调节器　将给定量与实例的阀位置反馈进行比较放大、闭环控制比例阀输出流量及确保调速系统具有良好的动态特性。
　　（5）PWM调制器　将调节器输出量转换为PWM调制波。
　　（6）U/I转换单元　将PWM调制后的电压信号转换成电磁铁的电流信号。
　　（7）零速给定单元　在刀库静止时，即调节器无输出信号时，在电磁铁上产生平均值为0的脉动电流，使电磁铁保持热态，提高系统的动态响应速度。
　　（8）比例阀阀芯位置检测单元　通过电感量的变化来测量阀芯的实际位置，信号经放大后供闭环调节用。图1中a为振荡源，b为整流回路。

图1　比例调速系统的组成
1.比例调速系统电源　2.给定值调节单元　3.斜坡发生器　4.PID调节器　5.PWM调制器　
6.U/I转换单元　7.零速给定单元　8.比例阀阀芯位置检测单元　9.比例阀

　　（9）比例阀　通过阀芯的位置变化来控制油马达的流量，从而达到控制刀库回转速度的目的。

2　各组成部分的原理分析
　　（1）电源　调速系统的电源在调节板里是由集成稳压块B3170及电阻R1～R4，电容C1～C4、C11、C12，电阻器W79，运放A1等元件组成，限于篇幅线路从略（各元件代号全部和实物一致）。以上B3170为18V稳压块，R1、R2、W79是B3170的取样回路，调节W79可使稳压输出为18V。运放A1和R3、R4构成了内部±9V稳压源，运放的输出端为内部地，注意切不可与外输入的0V相连。
　　（2）给定值调节单元　这部分线路由调节板里的固态继电器K1～K4，电位器W80～W83，电阻R5～R10，运放A2及发光二极管V16～V19等组成（线路从略）。外部控制信号通过固态继电器K1～K4使运放A2的输入端得到不同的给定电压，以选择不同的刀库旋转速度。调节W80～W83即可改变相应的速度值。此外，该单元设有外部给定端uset.EXT，输入0～±9V的模拟电压，也可实现无级调速的要求。调节板上的V16～V19为设在面板上的指示信号，用来检查实际生效的速度选择。当要求速度超过4级时，可通过u1～u4的不同组合实现24=16级可调速度的选择。此时A2还起全加器的作用。
　　（3）斜坡发生器　斜坡发生器的原理如图2所示。由运放A3和A4及R11～R15，W84组成，实取R13=2.2MΩ远大于R11=R12=10kΩ，使运放A3有高增益。其原理：当uset实加给定时，因为输出端ua（0）=0，A3迅速输出饱和电压并通过W84，R15对C充电，充电电流为（恒流）；，t呈线性上升，一旦ua=uset时，由于R11=R12，使A3输出电压为0V，电容停止充电，ua=uset保持不变。ua的输出波形如图3所示，加减速时间。