防电解微能电火花加工脉冲电源设计

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1、设计·研究《电加工与模具》2011年第2期防电解微能电火花加工脉冲电源设计张敏，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：针对微细电火花加工的特点，设计了一种具有防电解和消电离功能，同时能提供多种放电加工模式的微能脉冲电源。重点论述了脉冲主回路的实现机理，阐述了各种加工模式，并对部分加工模式的脉冲时序进行了研究和分析。关键词：防电解；微能脉冲；消电离；多模式中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009—279X(2011)02—0019—04DesignofaMicro--e

2、nergyGeneratorwithAnti-electrolysisforEDMZhangMin，WangYang，JiFang，LiuGuangmin，ZhangYongbin(ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900，China)Abstract：Baseoncharacteristicofmicro—EDM，amicro—energypulsegeneratorforEDMhasbeendesignedwithanti—electrolysis，deionizationand

3、multimode．Thearticlefocusedonpresentingthemethodofrealizingprimarydischargingcircuit，introducedmodesofdischarging，studiedandanalyzedpulsesequencesforseveralcookedmode．Keywords：anti—electrolysis；micro—energypulse；deionization；multimode脉冲电源是电火花加工机床的重要组成部分。冲电源。脉冲电源以ARM为核心，结

4、合CPLD共其作用是把工频交流电流转换成一定频率的脉冲电同作用，产生高频可调的脉冲波形，满足电火花微细流，以供给电极放电间隙所需的能量来蚀除金属⋯。加工的要求。脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加工精1微细加工微能脉冲电源系统设计度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技术经济电火花微细加工微能脉冲电源系统由脉冲主回指标有很大影响。路模块、控制模块、检测模块三部分组成，原理框图电火花工作液在加工过程中会产生少量的如图1所示。脉冲主回路模块包括工作电压调节oH，当工件接正极，在电场作用下，oH一离子会在单元、正负脉冲产生单元、独立式和R

5、C式选择单工件表面不断聚集，发生电解加工，造成铁、铝、铜、元、极性切换单元、消电离单元等几部分。脉冲产生锌、钛、钨的氧化和腐蚀，并使硬质合金材料中的结模块在控制模块作用下，将工频电流转化为脉冲电合剂一钴成离子状态溶解在水中，形成工件表面的流，作用于加工间隙，为电极加工提供所需的能量，“软化层”。而且传统的RC张弛式和独立式电源没并具有防电解和消电离功能。控制模块由核心控制有消电离环节，易发生电弧性脉冲放电，且电极系统ARM、时序控制系统CPLD、驱动、隔离单元等损耗严重。电解加工和消电离不完全制约着电火几部分构成。控制模块的作用是根据加

6、工时参数的花加工的效率、表面质量、加工精度和加工稳定性的选取情况产生高频脉冲控制信号，作用于脉冲产生提高J。基于以上问题，本文设计了一种正、负脉冲模块，控制脉冲的产生以及选取加工电压、电流、极相间，正脉冲加工、负脉冲防电解和消电离的微能脉性。检测模块由电压检测单元、单脉冲检测单元、平均电压单元和A／D转换单元等几部分构成。检测收稿日期：2010—10—30第一作者简介：张敏，男，1983年生，硕士研究生。模块的作用是实时检测电火花加工中平均电压和单——’9——《电加工与模具》2011年第2期设计·研究脉冲电压变化，反馈信息给ARM和CP

7、LD，控制工生两种脉冲模式。具电极进给和高频脉冲产生。A．独立正、负脉冲模式此种模式加工时采用单一脉冲：正脉冲或负脉冲。Q和Q同时工作，形成一个完整电流回路。控制Q和Q的通、断，产生加工所用的正脉冲。同理，Q和联合工作，产生加工所用的负脉冲。B．正脉冲加工、负脉冲防电解和消电离模式此种模式通过控制Q，和Q产生正脉冲，控制Q，和产生负脉冲，有两种工作方式：a．正、负脉冲组相间的方式，即：一组连续正脉冲进行加工，之后一组连续负脉冲进行防电解和消电离，重复下一个周期。正、负脉冲的脉宽、脉问可独立调整。b．正、负脉冲相问的方式，即：一个正脉冲进

8、行图1脉冲电源原理框图加工，随后一个负脉冲防电解和消电离，重复下一个2脉冲主回路模块设计周期。正、负脉冲的脉宽可进行独立调整。脉冲主回路原理如图2所示。交流电经工作电(3)U和u同时工作压调节单元，转变为直