防电解智能微细电火花脉冲电源设计

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1、Design0ndReseatch设计与研究防电解智能微细电火花脉冲电源设计张敏王洋吉方刘广民张勇斌(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900)摘要：设计了一种以ARM和CPLD为控制核心，加工模式可调，具有防电解和消电离功能的智能微细电火花脉冲电源。论述了防电解功能的机理和实现方法，分析并阐述了智能控制系统和放电状态检测模块的设计。关键词：脉冲电源防电解智能中图分类号：TG661文献标识码：ADesignofanintelligentpulsepowersupplywithanti—eIectrOI

2、ysisforM-EDMZHANGMin，WANGYang，JIFang，LIUGuangmin，ZHANGYongbin(TheInstituteofMachineryTechnology，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900，CHN)Abstract：Anintelligentpulsesupplywithanti-electrolysisanddeionizationhasbeendesigned．Thispoweruti—lizedARMandCPLDa

3、sit’Scontrolleranditcouldsupplymultipledischargingmodes．Thearticlefo—cusedOllmechanicsandtherealizedmethodofanti—e1ectr0lysis，studiedandanalyzedthedesignofin—telligentcontrolsystemanddiscriminationmoduleofdischarginggap．Keywords：PulsePowerSupply；Anti—e1ectro1ysi

4、s；Intelligent脉冲电源是电火花加工机床的重要组成部分。脉结合单脉冲检测的方式保证了放电状态检测的准确性冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率的脉和实时性。冲电流，以供给电极放电间隙所需要的能量来蚀除金1电火花微细加工微能脉冲电源系统设计属¨j。脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加工精度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技术电火花微细加工微能脉冲电源系统由脉冲主回路经济指标有很大影响。模块、控制模块、检测模块3个部分组成，原理框图如电火花工作液在加工过程中会产生少量的氢氧根图1所示。离子(OH)，当

5、工件接正极，在电场作用下，OH一离子脉冲主回路模块包括工作电压调节单元、正负脉会在工件上不断聚集，造成铁、铝、铜、锌、钛、钨的氧化冲产生单元、独立式和RC式选择单元、极性切换单和腐蚀，并使硬质合金材料中的结合剂——钴成离子元、消电离单元等几部分。脉冲主回路模块在控制模状态溶解在水中，形成工件表面的“软化层”。传统的块作用下，将工频电流转化为脉冲电流，作用于加工间RC张弛式和独立式电源没有消电离环节，易发生隙，为电极加工提供所需的能量，并具有防电解和消电电弧性脉冲放电，电极损耗严重。电解加工和消电离功能。离不完全制约着电

6、火花加工的效率、表面质量、加工精控制模块由核心控制单元ARM、时序控制单元度和加工稳定性的提高。基于以上问题，本文设计CPLD、驱动、隔离单元、触摸屏单元、液晶显示(LCD)了一种加工模式可调、具有防电解和消电离功能的智单元和通信单元等几部分构成。控制模块的作用如能微细电火花脉冲电源。脉冲电源以ARM为核心，下：结合复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammableLog—(1)完成加工信息(电加工参数、放电状态等)的icDevice，CPLD)共同作用，产生高频可调的脉冲波显示以及电加工参数的在线设置；形，满

7、足电火花微细加工的要求。同时，平均电压检测(2)产生高频脉冲控制信号，控制脉冲的产生以中国工程物理研究院重大科技专项支持设计与研究DeSignandResearch及选取加工电压、电流、极性；在微细电火花加工中，会伴随发生电解加工。采(3)处理放电状态检测信息；用负极性加工时，增加电极损耗；采用正极性加工时，(4)传递间隙放电状态信号到运动控制卡，控制形成表面“软化层”。但是通常情况下，粗加工时电解加工中电极伺服运动；加工的影响可以忽略，精加工时对表面加工质量影响(5)与上位机通信，为上位机控制、嵌入式系统调很大。试保

8、留了接口。工—U1—~一Q1、]——K—1—R^；^"r_’作+K42-1_^——电消压电调离节堕盥兀—兀一ci-——图2脉冲主回路原理框图防电解可以采用交变脉冲，平均电压为0，使在工作液中的OH一离子电极与工件之间处于振荡状态，不趋向工件和电极，防止工件材料的氧化。采用交变脉冲还能够起到消电离的作用，使放电通道中的带电粒子复合为