数控电火花机床设备之脉冲电源应用原理

脉冲电源是电火花成形加工机床的一个重要组成部分，几乎所有的加工性能，例如，加工稳定性、加工速度、电极损耗、工件的表面粗糙度、表面变质层等都与脉冲电源有关。
   

   1. 脉冲电源的总体框架
    
    　智能化高精度数控电火花成形加工脉冲电源由数控系统、电火花加工控制系统、功率放大单元、主回路单元、自动调整电压单元、运动轴驱动单元等部分构成。
    
    2. 电火花加工控制系统主要包括以下部分：

          时钟控制与放电脉冲信号发生部分、电流电压等参数设定部分、特殊加工波形控制部分（等脉宽、阶梯波）、抬刀控制部分、伺服间隙与放电状态（电压、电流）检测部分、异常放电处理部分（增大脉间、切断或减小脉宽、增大或减少电流）等。

3.        主回路单元包括以下部分：

低压加工回路、高压加工回路、高低压复合回路、低损耗回路、超精加工回路、特殊材料加工回路等。同时可根据所提供的脉冲电源的主回路和附加回路得到多种波形的组合，针对不同的加工工艺要求，任意组合阀加到放电间隙，使加工对象得到最佳工艺效果。 
    
    功率放大单元完成对加工脉冲电压电流的功率放大的职能，它由IGBT功率开关管和前置驱动放大电路组成。可自动调整电压单元以提供稳定的加工电压，这经由晶闸管整流自动稳压回路实现，同时兼具数控化和多种保护功能。精密数控电火花加工脉冲电源系统的结构框。
    4.       因此，采用12bit的高速数字模拟信号转换器件来监测异常放电状态，高速的转换时间和高精度的采样结果能够更加快速的反映放电加工间隙的状态。一方面，在放电控制上采用改变脉冲宽度ON、脉冲间隔OFF、峰值电流IP等参数的方法来控制加工过程消除拉弧状态；另一方面，能够快速的控制高精度高响应电机驱动系统，精确控制放电间隙，从而更好地控制放电能量，确保加工出高质量的镜面。

    5.     精确快速的放电状态检测与控制：高精度、高效率电火花成形加工对加工状态的实时监测有着极高的要求，反馈环节的精度和稳定性直接影响放电能量和加工效果。利用高速采集手段快速检测到拉弧状态，并迅速做出反应，这是保证高精度镜面加工的必要手段。 
    

    6.  电极损耗控制
    
    　　最大效率地降低电极损耗是提高加工精度的必要手段之一。电火花加工时，两极接脉冲电压极性不同，所造成的蚀除量也会不同，在脉冲放电的前一阶段时间，呈负极性的电子因其质量小，容易获得动能，电子不断轰击阳极，而与电子呈相反极性的正离子因其质量大，相应地获得动能的时间较长，此时，电子传递给阳极的能量高于正离子传递给阴极的能量。
    
    　　而随着放电时间的增加，正离子逐渐获得较高的运动速度，它的质量大，轰击阴极时的动能较大，故传递给阴极的能量显著增加，此时，阴极的蚀除量大于阳极。故此，合理利用放电加工中产生的极性效应，能够最大限度的增加放电加工效率，减小电极损耗。 此外，合理的控制电流上升与减少负波也是减小电极损耗的必要手段。
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