林 伟,张春林

(武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070)

随着对加工精度要求的提高,微细加工的研究越来越受到人们的重视。而在微细加工领域,电化学加工由于是以离子形式对材料进行蚀除,具有刀具无损耗,加工后工件无残余应力、无变形,加工表面质量好等优点。因此,在工业生产中,尤其是在航空航天、精密仪器、生物医学等精密机械加工领域具有重要的意义。然而,电解加工存在杂散腐蚀问题。对微细电解来说,杂散腐蚀对微细加工的精度有极大影响。根据德国Fritz Haber研究所的RSchuster等人提出了超窄脉冲电微细电解加工技术理论,要求脉冲电源输出的脉宽越小越好。最新研究表明:当电解加工电源输出纳秒级的超窄脉冲时,可大大减小加工杂散腐蚀,加工间隙可缩小到微米级。将超窄(ns或ps)脉冲电流与低浓度电解液、加工间隙的实时检测及调整等技术结合,可实现纳米、亚微米级精度的加工,完全能满足微细加工的要求。所以在电化学加工中,脉冲电源的性能是影响加工精度的至关重要的原因。

本文设计的脉冲电源以单片机控制DDS芯片产生基本正弦波信号为基础,加上外部脉冲调理电路,实现超窄脉冲宽度,最小可达10 ns,且脉宽和占空比可调,电压在3～5 V,mA级电流,主要是用来在5μm或者10μm的镍片上进行光学小孔码板的加工,要求孔径不大于30μm。

1 电源设计

1.1 电源总体设计

由前面的电源参数可得出,要得到10 ns的脉宽以及1∶10的占空比,得出信号的周期应该为100 ns,即信号的频率应该达到10MHz。……