基于非共振固有振荡微细电火花加工脉冲电源研究

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1、《电加工与模具》2012年第3期设计·研究基于非共振固有振荡的微细电火花加工脉冲电源的研究孙术发，狄士春，韦东波，吕鹏祥，李兆龙(1．哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001；2．东北林业大学，黑龙江哈尔滨150040)摘要：实现微细电火花电源微能放电并提高脉冲电源的频率一直是理想之选，但由于受到电源电阻、电容、电感自带杂散电容和杂散电感的影响，使提高脉冲电源频率遇到了瓶颈。通过对电火花放电电路和联接线路的分析，提出了依靠电火花机床和连接线路的固有振荡制作微细电火花脉冲电源。通过理论计算和电路仿真，放电电路的振荡周期可控制在1．176ns，脉宽低于650ps，这为皮秒级电火花

2、脉冲电源的制作和微细电火花纳米级加工提供了理论支持。关键词：非共振固有振荡；微细电火花加工；脉冲电源；皮秒级中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009—279X(2012)o3—0014—03ResearchofMEDMPulsePowerBasedontheNon—resonantNaturalOscillationSunShufa一，DiShichun，WeiDongbo，lnPengxiang，LiZhaolong(1．HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；2．NortheastForestryUniversity

3、，Harbin150040，China)Abstract：Aimingtodischargefeebly，improvingthefrequencyofMEDMpowerpulseisanidealchoice．Butduetotheinfluenceofpowerresistor，capacitor，inductorwithstraycapacitanceandstrayinductance，increasingthehigherpulsepowerfrequencymetbottleneck．ThroughtheanalysisofMEDMdischargingcircuitandr

4、outes，thispaperputsforwardthetheoryofnotusingcomponents，butdependingonthenaturaloscillationofMEDMmachinetoolsandconnectionlinetomakeMEDMpulsepower．Throughtheoreticalcalculationandsimulation，theoscillationperiodofdischargingcir—cuitcanbecontrolledin1．176ns，andthepulsewidthcanbelessthan650ps．Itprov

5、idestheoreticalsupportformakingpicosecondpulsepowerandnanometermanufacturingwithMEDM．Keywords：non—resonantnaturaloscillation；MEDM；pulsepower；picosecond1微能脉冲电源研究现状及其存在的问题式中：T为脉冲周期；U(t)为单个脉冲放电电压；i(t)为单个脉冲放电电流。在微细电火花加工过程中，脉冲电源的放电能从式(1)可看出，要减少单个脉冲放电的能量有量越低，加工蚀除量越小，所以要实现微小加工，就3种途径：降低放电电压、降低放电电流及提高脉冲要求

6、制作的微能脉冲电源的单个脉冲放电能量尽可电源频率。电火花放电为等离子体放电，放电时的能的低。根据能量与电压、电流的关系，单个脉冲放电压和电流较恒定，电压维持在25V左右，电流为电能量w可表示为⋯：较恒定的峰值，故通过减小放电电压和放电电流的丁W=IU(t)i(t)dt(1)方法来降低放电能量不可行，所以提高脉冲电源的频率是唯一可行的方法。收稿日期：2012—02—27当前使用的微细电火花加工脉冲电源主要有两第一作者简介：孙术发，男，1980年生，博士研究生。一14一《电加工与模具》2012年第3期设计·研究电火花加工机床的电极与工件需由导线联接，导线可等效为电阻和电感，长为z、直径为≯的

7、导线模型图见图4，图5是该导线的等效电路图。U0R5图7脉冲激励发生器原理图图4导线模型图LLR3／-xc-x~图5导线等效电路图导线内电感为L，导线与导线之间、与大地之间还存在外电感，只要保证导线之间的距离足够远，图8仿真电路图那么，外电感就可忽略不计。由导线和微细电火花信号的脉宽为20ns，周期为25ns，电压己，。为50机床组成的等效电路图见图6。结合非共振固有振V，电感L：为5nH，电容C为5pF。通过示波器荡原理可知，只要