CN206105082U - 用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源，通过上位机控制系统设置加工参数包括脉冲电源模式、脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、电阻、电容等，通过RS232串口送入单片机控制系统，单片机将脉冲电源模式、脉冲宽度和脉冲间隔信号送入CPLD1，CPLD1负责产生高频脉冲信号，CPLD2负责脉冲电源电路中开路电压、电阻、电容的选择以及对检测电路传送的放电状态数据进行处理，驱动放大电路是将CPLD1和CPLD2输出的信号进行放大，以控制功率开关管和各种继电器的导通与断开，从而将直流电源转化为脉冲电源，为工件和钼丝之间火花放电提供能量，实现了脉冲电源输出脉宽和脉大范围调整，适应于各种精度模具的线切割加工。

Description

用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源

技术领域

本实用新型涉及电火花线切割技术领域，尤其涉及一种用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源。

背景技术

电火花线切割加工（WEDM）是目前应用最为广泛的零件加工方法之一，尤其是在模具工业和航空航天工业等领域具有广泛的应用。电火花线切割加工与传统的切削加工有着本质的区别，它是利用线状电极（铜丝或钼丝）靠火花放电产生的热量来对工件进行切割，能够实现对高脆性、高韧性、高强度和高硬度等各种导电材料的加工；由于电火花线切割加工是非接触加工，加工过程中切削力比较小，能够加工各种复杂表面、窄缝、以及低刚度零件，从而可保证工件较好的加工表面质量和加工精度。因此电火花线切割加工所特有的加工工艺优势使其成为模具工业、汽车制造业、航空航天工业和新材料工业等领域一种极其重要的、不可替代的加工手段。

目前往复高速走丝电火花线切割机床主要应用于中低档模具和零件的加工，但随着零部件产品的加工要求越来越高，往复高速走丝电火花线切割机床已经很难满足精密零部件对加工表面质量和加工精度的要求。因此随着制造领域产品向高精尖化方向发展，对往复走丝电火花线切割机床设备提出了更高的要求，再加上国内市场的大量需求，开发研究高精密往复走丝电火花线切割机床设备势在必行。而脉冲电源是电火花线切割机床的关键部件，直接制约着线切割机床整体性能的提高，所以要实现往复走丝电火花线切割机床的高精密加工，必须对精密脉冲电源进行深入研究。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源，通过上位机控制系统设置加工参数包括脉冲电源模式、脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、电阻、电容等，通过RS232串口送入单片机控制系统，单片机将脉冲电源模式、脉冲宽度和脉冲间隔信号送入CPLD1，CPLD1负责产生高频脉冲信号，即CPLD1为精密脉冲电源的脉冲信号发生器。CPLD2负责脉冲电源电路中开路电压、电阻、电容的选择以及对检测电路传送的放电状态数据进行处理，并将异常数据传送给单片机控制系统。驱动放大电路是将CPLD1和CPLD2输出的信号进行放大，以控制功率开关管和各种继电器的导通与断开，从而将直流电源转化为脉冲电源，为工件和钼丝之间火花放电提供能量，实现了脉冲电源输出脉宽0.08µs~20.4µs，脉间0.08µs~20.4µs可调的脉冲波形，适应于各种精度模具的线切割加工。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源，包括单片机、高频脉冲信号发生器以及电源模式、电阻、电容、开路电压选择和放电状态数据处理单元，还包括功率输出模块和驱动放大模块，所述高频脉冲信号发生器为双CPLD模块，第一路CPLD模块包括CPLD1单元、输出缓冲电路、驱动放大电路和功率开关管，第二路CPLD模块包括CPLD2单元、输出缓冲电路、驱动放大电路、继电器、电压选择模块、电阻选择模块和电容选择模块，所述CPLD1单元和CPLD2单元均与单片机双向通信，单片机通过RS232串口通讯模块与上位机通信，上位机连接加工参数设置模块，所述加工参数设置模块用于将脉冲电源模式、脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、电阻和电容设置参数传递给上位机，上位机将设置参数通过RS232串口通讯模块送入单片机，单片机将脉冲电源模式、脉冲宽度和脉冲间隔信号送入CPLD1单元，CPLD1单元用于产生高频脉冲信号，CPLD2单元用于选择开路电压、电阻和电容值，并对检测电路传送的放电状态数据进行处理，驱动放大电路用于将CPLD1单元和CPLD2单元输出的信号进行放大，用于控制功率开关管和继电器的导通预断开。

所述单片机包括时钟电路、看门狗电路、串行通讯接口电路、程序存储器扩展模块和数据存储器扩展模块，单片机通过串行通讯接口电路连接上位机控制系统。

所述CPLD1单元通过脉宽锁存电路和脉间锁存电路连接单片机，所述CPLD2单元通过控制信息锁存电路连接单片机。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过上位机控制系统设置加工参数包括脉冲电源模式、脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、电阻、电容等，通过RS232串口送入单片机控制系统，单片机将脉冲电源模式、脉冲宽度和脉冲间隔信号送入CPLD1，CPLD1负责产生高频脉冲信号，即CPLD1为精密脉冲电源的脉冲信号发生器。CPLD2负责脉冲电源电路中开路电压、电阻、电容的选择以及对检测电路传送的放电状态数据进行处理，并将异常数据传送给单片机控制系统。驱动放大电路是将CPLD1和CPLD2输出的信号进行放大，以控制功率开关管和各种继电器的导通与断开，从而将直流电源转化为脉冲电源，为工件和钼丝之间火花放电提供能量，实现了脉冲电源输出脉宽0.08µs~20.4µs，脉间0.08µs~20.4µs可调的脉冲波形，适应于各种精度模具的线切割加工。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是单片机系统原理框图；

图3是高频脉冲信号发生器原理框图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本实用新型公开了一种用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源，包括单片机、高频脉冲信号发生器以及电源模式、电阻、电容、开路电压选择和放电状态数据处理单元，还包括功率输出模块和驱动放大模块，所述高频脉冲信号发生器为双CPLD模块，第一路CPLD模块包括CPLD1单元、输出缓冲电路、驱动放大电路和功率开关管，第二路CPLD模块包括CPLD2单元、输出缓冲电路、驱动放大电路、继电器、电压选择模块、电阻选择模块和电容选择模块，所述CPLD1单元和CPLD2单元均与单片机双向通信，单片机通过RS232串口通讯模块与上位机通信，上位机连接加工参数设置模块，所述加工参数设置模块用于将脉冲电源模式、脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、电阻和电容设置参数传递给上位机，上位机将设置参数通过RS232串口通讯模块送入单片机，单片机将脉冲电源模式、脉冲宽度和脉冲间隔信号送入CPLD1单元，CPLD1单元用于产生高频脉冲信号，CPLD2单元用于选择开路电压、电阻和电容值，并对检测电路传送的放电状态数据进行处理，驱动放大电路用于将CPLD1单元和CPLD2单元输出的信号进行放大，用于控制功率开关管和继电器的导通预断开；所述单片机（参见附图2）包括时钟电路、看门狗电路、串行通讯接口电路、程序存储器扩展模块和数据存储器扩展模块，单片机通过串行通讯接口电路连接上位机控制系统；所述CPLD1单元通过脉宽锁存电路和脉间锁存电路连接单片机，所述CPLD2单元通过控制信息锁存电路连接单片机（参见附图3）。

本实用新型通过过上位机控制系统设置加工参数包括脉冲电源模式、脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、电阻、电容等，通过RS232串口送入单片机控制系统，单片机将脉冲电源模式、脉冲宽度和脉冲间隔信号送入CPLD1，CPLD1负责产生高频脉冲信号，即CPLD1为精密脉冲电源的脉冲信号发生器。CPLD2负责脉冲电源电路中开路电压、电阻、电容的选择以及对检测电路传送的放电状态数据进行处理，并将异常数据传送给单片机控制系统。驱动放大电路是将CPLD1和CPLD2输出的信号进行放大，以控制功率开关管和各种继电器的导通与断开，从而将直流电源转化为脉冲电源，为工件和钼丝之间火花放电提供能量，实现了脉冲电源输出脉宽0.08µs~20.4µs，脉间0.08µs~20.4µs可调的脉冲波形，适应于各种精度模具的线切割加工。

Claims (3)

1.一种用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源，其特征在于：包括单片机、高频脉冲信号发生器以及电源模式、电阻、电容、开路电压选择和放电状态数据处理单元，还包括功率输出模块和驱动放大模块，所述高频脉冲信号发生器为双CPLD模块，第一路CPLD模块包括CPLD1单元、输出缓冲电路、驱动放大电路和功率开关管，第二路CPLD模块包括CPLD2单元、输出缓冲电路、驱动放大电路、继电器、电压选择模块、电阻选择模块和电容选择模块，所述CPLD1单元和CPLD2单元均与单片机双向通信，单片机通过RS232串口通讯模块与上位机通信，上位机连接加工参数设置模块，所述加工参数设置模块用于将脉冲电源模式、脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、电阻和电容设置参数传递给上位机，上位机将设置参数通过RS232串口通讯模块送入单片机，单片机将脉冲电源模式、脉冲宽度和脉冲间隔信号送入CPLD1单元，CPLD1单元用于产生高频脉冲信号，CPLD2单元用于选择开路电压、电阻和电容值，并对检测电路传送的放电状态数据进行处理，驱动放大电路用于将CPLD1单元和CPLD2单元输出的信号进行放大，用于控制功率开关管和继电器的导通预断开。

2.根据权利要求1所述的用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源，其特征在于：所述单片机包括时钟电路、看门狗电路、串行通讯接口电路、程序存储器扩展模块和数据存储器扩展模块，单片机通过串行通讯接口电路连接上位机控制系统。

3.根据权利要求2所述的用于精密模具加工的电火花线切割机脉冲电源，其特征在于：所述CPLD1单元通过脉宽锁存电路和脉间锁存电路连接单片机，所述CPLD2单元通过控制信息锁存电路连接单片机。