CN1012717B

CN1012717B - 引燃式电火花加工脉冲电源

Info

Publication number: CN1012717B
Application number: CN 87103438
Authority: CN
Inventors: 陆纪培; 陈国祥
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 1987-05-09
Filing date: 1987-05-09
Publication date: 1991-06-05
Also published as: CN87103438A

Abstract

一种用于聚晶金刚石等复合材料电火花加工的脉冲电源，采用倍压整流高压RC回路和晶体管高低压脉冲电源复合对聚晶金刚石进行电火花加工，高压RC回路主要起到间隙击穿、引燃、引爆并进行瞬时加工的作用，晶体管脉冲电源继之进行加工，加工效率高，表面粗糙度得到改善，而且电源的重量、体积和电源总功率大大下降，成本也大幅度降低。

Description

一种用于电火花加工的新型脉冲电源，适用于超硬材料聚晶金刚石的加工，也适用于硬质合金、磁钢等难加工材料的加工。

目前能加工聚晶金刚石材料的只有少数几个工业先进国家，而采用电火花方法加工聚晶金刚石材料的有我国北京电加工研究所，该项研究成果已获我国84年国家发明二等奖，1985年获第十三届日内瓦世界发明展览银奖（见“聚晶金刚石工具电火花加工技术”北京电加工研究所）。

BDDG-1脉冲电源的基本工作原理和特点如下：

1、采用晶体管高压及低压复合脉冲电源并附加增爆单元电路进行加工。

2、由于采用晶体管高压回路击穿加工间隙、电压高（500伏左右），电流也需要一定数值，因此，电源所需的功率很大，要求电源变压器的容量也很大，电源总功率达4.5千瓦相应的其它电气元件如滤波电容等容量也大，电源的重量和体积也相应很大，该电源的净重为150公斤体积约为600×600×1300毫米电源的成本也较高。

3、由于采用晶体管高压回路击穿，加工过程中增爆单元才发挥作用，因而加工效率受到影响。

详见“聚晶金刚石工具电火花加工技术”《北京市电加工研究所》

本发明的目的在于提出一种新型阻容倍压整流引燃式高低压连锁的复合脉冲电源。该电源的加工效率比BDDG-1型电源提高1～2倍，表面粗糙度有所改善（Ra：0.63μm），电源净重为25公斤，只有BDDG-1型电源重量的17%，电源总功率只需0.5～0.6千瓦，只有BDDG-1电源总功率的15～20%，体积只有500×500×300毫升为BDDG-型电源的16%，因而脉冲电源的制造成本也大幅度下降。

附图为引燃式复合脉冲电源线路的原理图。图中包括：高频脉冲发生器1;低频脉冲发生器2;积分延时3;微分4;与门5;光电耦合6，7，8;电源9;功率放大10，11;高压电源12;低压电源13;加工间隙14;可控硅开关15;倍压整流RC电源16;电子开关17。

本发明的工作原理如下：接通电源9后，由时基集成电路组成的脉冲发生器2，3分别发出高频脉冲和低频脉冲，低频脉冲的前延打开可控硅开关15，倍压整流的高压阻容电源16即可对聚晶金刚石进行放电加工即引燃。同时低频脉冲经延时3后，一方面打开与门5，与高频脉冲相与后形成高压（比阻容电源低）分组脉冲，另方面低频脉冲经功率放大环节11形成低压脉冲，高压分组脉冲和低压低频脉冲迭加在一起。间隙14的空载电压波形如附图中所示。如果合上开关17，则低压脉冲被短路掉，只有高压分组脉冲加在间隙14上。

高压阻容电源16击穿（引燃）加工间隙14，进行放电加工后，经一定延时的晶体管高压脉冲跟着也加到加工间隙（14）。其反向电压关闭可控硅开关15，使高压阻容电源停止放电并对电容器充电储能。这时只由晶体管高、低压复合脉冲对聚晶金刚石继续进行放电加工，一个低频脉冲结束后，经一定脉冲间隔后，再重复上述过程。

本发明的要点是采用倍压整流高压600伏～300伏阻容回路对加工间隙击穿放电即引燃，利用电容器的储能作用向间隙瞬时放电，使电容器能量瞬时放出，向间隙提供了足够的放电能量，接着，晶体管高低压复合脉冲向间隙放电进行加工，同时，晶体管的高压（300伏）脉冲关闭了高压阻容回路，使电容器继续充电储能，由于采用倍压整流提高阻容回路的电压，从而大大减少了电源变压器的总功率，也减少了相应的滤波，稳压元件，因而使本发明所需的电源总功率、电源总重量和体积均大大减小，成本也大幅度降低。

本线路中采用了时基集成电路组成的脉冲发生器，可以方便地实现高低压复合脉冲，梳状波脉冲，高频分组脉冲等。采用了光电耦合管，使脉冲发生器与其它部分隔开，防止了对时基集成电路的干扰，保证本脉冲电源的正常稳定工作。本线路还装有防触电保护装置，使用安全。

实施例：

该电源曾用于加工聚晶金刚石刀具，（包括聚晶金刚石，硬质合金，钢和粘结剂等四种材料的复合体）获得良好效果，加工时采用的电参数为阻容高压引燃回路的电压为630伏，晶体管高频回路的电压为300伏，低频回路为80伏，晶体管高频回路的脉宽t_i为3毫秒脉间t₀为2毫秒。粗加工时阻容回路中的R_T＝600欧姆C_T＝2微法，晶体管脉冲电源的电流为10安，低频脉冲的脉宽t_i 为200毫秒，脉间t₀为150毫秒;中规难加工时R_T＝800欧姆，C_T＝0.5微法，低频脉宽为100毫秒，脉间为80毫秒，晶体管电源电流为5安;精加工时R_T＝1000欧姆，C_T＝0.2微法，低频脉宽为30毫秒，脉间为25毫秒，晶体管电源电流为2安，精加工后的表面粗糙度为Ra0.63微米，粗、中、精加工的总时间为16分钟。

引燃式聚晶金刚石电火花加工脉冲电源，采用了倍压整流高压阻容回路脉冲电源引燃加工，采用时基集成电路组成高频和低频脉冲发生器，具有加工效率高，体积小，重量轻，成本低的特点，不但可用于聚晶金刚石的加工，而且可以用于硬质合金、磁钢等难加工材料的加工，加工效率比其它脉冲电源高，因而具有很很大的推广应用价值。

Claims

1、一种用于难加工材料的放电加工脉冲电源，利用电阻和电容组成充电回路，充电回路中串联晶体管G₁和G₂控制，电容和加工工件，电阻组成放电回路，将一高频脉冲和一低频脉冲加在与门的输入端，在与门输出端产生一梳壮波来控制晶体管G₁的基极做为控制信号，低频脉冲与晶体管G₂基极相连，本发明的特征在于利用倍压整流高压阻容回路产生的高压对加工间隙进行放电击穿使之引燃引爆，加工间隙击穿后，接通高压和低压晶体管脉冲电源，利用高压分组脉冲与低压脉冲选加后的复合脉冲对加工间隙进行放电加工，与此同时，由可控硅电子开关切断高压阻容回路，该回路进入储能状态。

2、按照权利要求1所述的脉冲电源，其特征在于该电源可用于聚晶金刚石、硬质合金，磁钢等难加工材料的电火花加工。