CN201211583Y - 能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源 - Google Patents

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Abstract

能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，它涉及到电火花加工脉冲电源领域。它解决了现有脉冲电源存在的加工电极损耗大、加工间隙不均匀的问题。它的脉冲发生电路的信号输出端连接驱动器的脉冲信号输入端，驱动器的脉冲驱动信号输出端连接功率开关器件的驱动信号输入端，功率开关器件的两个信号输出端分别连接电源地和待加工工件，二级管的阴极连接电极丝的一端，二级管的阳极连接低压开关电源的正极输出端，低压开关电源的负极输出端为电源地，高压限流电阻的两端分别连接二级管的阴极和高压直流电源的正极输出端，电阻的两端分别连接二极管的阴极和电源地。本实用新型明能够适用于给现有各种电火花加工提供脉冲电源，尤其适用于线切割加工。

Description

能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源
技术领域
本实用新型涉及到电火花加工的脉冲电源领域。
背景技术
电火花加工又称放电加工，简称EDM，主要工作原理是通过工具电极和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部瞬时产生高温把金属蚀除下来的一种加工方法。电火花加工是在电加工行业中应用最为广泛的一种加工方法，约占该行业的90％。而电火花线切割加工是现有电火花加工中最常用的一种加工方法，占了火花加工的60％。电火花线切割加工的工具电极是一种细小金属导线，一般采用铜丝或钼丝。电火花线切割加工时，为了获得比较好的表面粗糙度和较高的尺寸精度，并保证电极丝不被烧断，就必须选择输出脉冲信号稳定、可靠的脉冲电源。
现有电火花加工使用的脉冲电源，参见图1所示，是采用脉冲控制开关电路，由振荡脉冲控制功率开关器件的开关状态；由功率开关器件输出高压脉冲信号施加在工具电极和待加工的工件之间进行切割加工。其中所述功率开关器件的控制端的低压直流供电电源，都是采用将工频电源经变压器T1调压、整流电路B1整流、滤波电路C1滤波之后提供给功率开关器件T2的驱动控制端，在驱动回路中，还要有限流电阻R1。采用这种低压直流供电电源驱动功率开关器件实现电火花加工，带载能力差，尤其是当进行线切割时，输出的高压脉冲的幅值下降情况比较严重，还存在加工电极损耗大、加工间隙不均匀、加工表面粗糙度不一致的问题。
实用新型内容
为了解决现有电火花加工的脉冲电源存在的加工电极损耗大、加工间隙不均匀、加工表面粗糙度不一致的问题，本实用新型提供了一种能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源。
本实用新型的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，包括功率开关器件、脉冲发生电路、驱动器、二极管、高压直流电源、高压限流电阻和电阻，还包括低压开关电源，所述脉冲发生电路的信号输出端与驱动器的脉冲信号输入端连接，驱动器的脉冲驱动信号输出端与功率开关器件的驱动信号输入端连接，所述功率开关器件的两个信号输出端分别与电源地和待加工工件连接，二级管的阴极和加工电极的一端连接，所述二级管的阳极与低压开关电源的正极输出端连接，所述低压开关电源的负极输出端为电源地，高压限流电阻的两端分别与所述二级管的阴极和高压直流电源的正极输出端连接，电阻的两端分别与二极管的阴极和电源地连接。
现有的电火花脉冲加工电源的低压控制回路一侧都采用限流电阻，所述限流电阻是防止在加工过程中由于工作电流过大而导致损坏功率开关器件的作用，这种方案一方面增加了电源的无功损耗，另一方面，由于电阻器件的特性，即电阻的阻值受其温度影响而变化，导致功率开关器件的实际工作电压在工作过程中不稳定，进而导致加工电极和加工工件之间的电压差不稳定，影响加工效果，导致加工间隙不均匀、加工面粗糙度不一致，并且由于实际的加工功率低，放电效果不好，还容易发生加工电极和加工工件之间短路问题。
本实用新型由于采用了现有技术成熟的开关电源替代了现有采用变压器及整流电路组成的直流电源，进而省略了现有脉冲电源中的限流电阻，使脉冲电源低压侧的控制回路由开关电源的输出电容、电极、加工工件和功率开关器件组成，即放电的电极、加工工件和功率开关器件并联在开关电源的输出电容的两端，在工作过程中，开关电源的输出电压全部施加在功率开关管上，没有无功损耗，使功率开关管的工作电压只受开关电源输出电压的影响，由于开关电源是现有成熟技术，输出电压稳定、带载能力强，能够保证功率开关管的工作电压稳定，即输出功率稳定，使加工电极和加工工件之间的电压差保持稳定，放电效果好，不易产生短路现象，并且加工间隙均匀、加工表面粗糙度均匀，还大大降低了加工电极的加工损耗。
本实用新型克服了现有电火花加工的脉冲电源领域的技术偏见，采用开关电源作为低压控制回路的工作电源，并成功的省略了低压控制回路中的限流电阻，避免了由于限流电阻带来的负面问题，并且产生了意想不到的技术效果。
本实用新型的脉冲电源，还具有体积小、功耗低的优点。
附图说明
图1是现有电火花加工脉冲电源的电路结构示意图；图2是本实用新型的电路结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，包括功率开关器件T2、脉冲发生电路3、驱动器4、二极管D1、高压直流电源5、高压限流电阻R2和电阻R3，还包括低压开关电源1，所述脉冲发生电路3的信号输出端与驱动器4的脉冲信号输入端连接，驱动器4的脉冲驱动信号输出端与功率开关器件T2的驱动信号输入端连接，所述功率开关器件T2的两个信号输出端分别与电源地和待加工工件7连接，二级管D1的阴极和加工电极6的一端连接，所述二级管D1的阳极与低压开关电源1的正极输出端连接，所述低压开关电源1的负极输出端为电源地，高压限流电阻R2的两端分别与所述二级管D1的阴极和高压直流电源5的正极输出端连接，电阻R3的两端分别与二极管D1的阴极和电源地连接。
采用开关电源提供低压驱动电源，省去了以往的低压侧限流电阻，还提高了脉冲电源的带载能力，使脉冲电源输出的脉冲电压更稳定，采用本实施方式所述的脉冲电源进行电火花加工，电极损耗小，当采用本实施方式的脉冲电源实施线切割加工时，加工间隙均匀，加工表面粗糙度均匀。
例如，采用本实施方式的脉冲电源供电，选用钼丝作为电极丝进行线切割加工，所述电极丝的长度为50m，对面积为11690mm2、材料为Cr12的工件进行加工，分别在加工电压、加工电流不同的情况下，测得钼丝的损耗情况参见下表：
 
脉宽(μs) 脉间(μs) 变频(Hz) 电流(A) 电压(v) 钼丝损耗(μm) 时间(h)
40 4 84.9 2.6-2.7 80.2/30.4 小于1 5.1
40 5 84.9 2.3-2.4 80.2/30.4 小于1 5.2
40 4 85.2 2.6-3.3 75/35 1 5.5
另外，现有的电火花脉冲加工电源的低压控制回路中的工作电流是通过调整限流电阻来实现的，而本实施方式所述的脉冲电源的低压控制回路由开关电源中的输出电容、电极、加工工件和功率开关器件组成，没有限流电阻，当需要调整加工电流时，只需要调整低压开关电源1的输出电压即可实现。即，可以采用输出电压可调的开关电源作为低压开关电源1，这样更方便调整加工电流。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源的区别在于，它还包括保护二极管D2，保护二极管D2与电阻R3并联连接，所述保护二极管D2的阳极与电源地连接。
本实施方式增加的保护二极管D2是防止在工作期间高压回路中产生的反向电流损坏功率开关器件T2。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源的区别在于，所述高压直流电源5为开关电源。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一或二所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源的区别在于，所述高压直流电源5为输出可调的直流电源。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一、二、三或四所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源的区别在于，所述功率开关器件T2为开关三极管、可控硅或者CMOS管。
为了增加功率开关器件的带载能力，所述功率开关器件T2可以采用由多个功率开关器件组合成的复合管。

Claims (7)

1、能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，它包括功率开关器件(T2)、脉冲发生电路(3)、驱动器(4)、二极管(D1)、高压直流电源(5)、高压限流电阻(R2)和电阻(R3)，其特征在于它还包括低压开关电源(1)，所述脉冲发生电路(3)的信号输出端与驱动器(4)的脉冲信号输入端连接，驱动器(4)的脉冲驱动信号输出端与功率开关器件(T2)的驱动信号输入端连接，所述功率开关器件(T2)的两个信号输出端分别与电源地和待加工工件(7)连接，二级管(D1)的阴极和加工电极(6)的一端连接，所述二级管(D1)的阳极与低压开关电源(1)的正极输出端连接，所述低压开关电源(1)的负极输出端为电源地，高压限流电阻(R2)的两端分别与所述二级管(D1)的阴极和高压直流电源(5)的正极输出端连接，电阻(R3)的两端分别与二极管(D1)的阴极和电源地连接。
2、根据权利要求1所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，其特征在于，所述低压开关电源(1)为输出电压可调的开关电源。
3、根据权利要求1所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，其特征在于，它还包括保护二极管(D2)，保护二极管(D2)与电阻(R3)并联连接，所述保护二极管(D2)的阳极与电源地连接。
4、根据权利要求1所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，其特征在于所述高压直流电源(5)为开关电源。
5、根据权利要求1所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，其特征在于所述高压直流电源(5)为输出电压可调的直流电源。
6、根据权利要求1至5中任一权利要求所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，其特征在于所述功率开关器件(T2)为开关三极管、可控硅或者CMOS管。
7、根据权利要求1至5中任一权利要求所述的能够减小加工电极损耗的电火花加工脉冲电源，其特征在于所述功率开关器件(T2)是由多个功率开关器件组成的复合管。
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