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)

脉冲电源是电火花加工机床的重要组成部分。其作用是把工频交流电流转换成一定频率的脉冲电流,以供给电极放电间隙所需的能量来蚀除金属[1]。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经济指标有很大影响。

电火花工作液在加工过程中会产生少量的OH-,当工件接正极,在电场作用下,OH-离子会在工件表面不断聚集,发生电解加工,造成铁、铝、铜、锌、钛、钨的氧化和腐蚀,并使硬质合金材料中的结合剂—钴成离子状态溶解在水中,形成工件表面的“软化层”。而且传统的RC张弛式和独立式电源没有消电离环节[2-3],易发生电弧性脉冲放电,且电极损耗严重[4]。电解加工和消电离不完全制约着电火花加工的效率、表面质量、加工精度和加工稳定性的提高[5]。基于以上问题,本文设计了一种正、负脉冲相间,正脉冲加工、负脉冲防电解和消电离的微能脉冲电源。脉冲电源以ARM为核心,结合CPLD共同作用,产生高频可调的脉冲波形,满足电火花微细加工的要求。

1 微细加工微能脉冲电源系统设计

电火花微细加工微能脉冲电源系统由脉冲主回路模块、控制模块、检测模块三部分组成,原理框图如图1所示[6]。脉冲主回路模块包括工作电压调节单元、正负脉冲产生单元、独立式和 RC式选择单元、极性切换单元、消电离单元等几部分。……