一种复合脉冲电火花加工喷爆电源、系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种复合脉冲电火花加工喷爆电源、系统及方法，电源包括依次连接的波形发生电路、比较电路、放大电路及功率开关电路；波形发生电路生成二级阶梯波原始脉冲，所述比较电路形采用一高一低两路不同阈值的比较电压分别与所述脉冲信号进行比较，形成相位相同、周期相同、占空比成比例关系的两路方波脉冲信号；所述两路方波信号经放大电路处理后分别控制高压开关管与低压开关管的导通与关断，从而生成二级阶梯波；所述二级阶梯波中前级为击穿脉冲，对放电间隙起到击穿熔蚀作用；后级为提供爆炸力脉冲。本发明专利技术的技术方案解决了现有技术中的能量效率低及喷爆效果欠佳的问题。

A composite pulsed EDM power source, system and method

The invention provides a power supply, system and method for compound pulse EDM blasting, which comprises a successively connected waveform generating circuit, a comparison circuit, an amplifier circuit and a power switching circuit; a waveform generating circuit generates a second step wave original pulse, and the comparison circuit adopts a ratio of one high to one low with two different thresholds. Comparing the comparative voltage with the pulse signal, two square-wave pulse signals with the same phase, the same period and the proportional duty cycle are formed; the two square-wave signals are respectively controlled to turn on and off the high-voltage switch tube and the low-voltage switch tube after being processed by an amplifying circuit, thereby generating a second-step wave. The front stage of the stepped wave is the breakdown pulse, which breaks down the discharge gap and erodes the discharge gap, while the back stage provides the explosive force pulse. The technical proposal of the invention solves the problems of low energy efficiency and poor blasting effect in the prior art.

【技术实现步骤摘要】
一种复合脉冲电火花加工喷爆电源、系统及方法
本专利技术涉及电火花电源，具体而言，尤其涉及一种复合脉冲电火花加工喷爆电源、系统及方法。
技术介绍
目前，电火花加工领域通常使用火花放电蚀除金属以实现金属材料形状加工。这种工艺方法弥补了机械加工领域加工设备复杂且灵活性差的不足，在模具工业、国防工业和精微制造业中的广泛推广。电火花电源作为电火花加工系统中重要的组成部份，通过火花放电提供加工过程中所需的脉冲能量，其性能对电火花加工精度、生产效率、工具电极损耗、电能利用率等指标有较大影响。但目前电火花加工系统在应用中存在能效比低、电蚀产物排出困难等技术问题，尤其是电火花电源能量耗散较为严重。
技术实现思路
根据上述提出的现有火花电源能效比低下的技术问题，而提供一种复合脉冲电火花加工喷爆电源。本专利技术主要利用二级阶梯波型加工脉冲，从而利用合理的电参数实现能量利用率最大化和喷爆效果的最优化。本专利技术采用的技术手段如下：一种复合脉冲电火花加工喷爆电源，其特征在于，包括依次连接的波形发生电路、比较电路、放大电路及功率开关电路；所述波形发生电路生成二级阶梯波原始脉冲，并将所述原始脉冲信号发送至比较电路；所述比较电路形采用一高一低两路不同阈值的比较电压分别与所述脉冲信号进行比较，形成相位相同、周期相同、占空比成比例关系的两路方波脉冲信号；所述两路方波信号经放大电路处理后分别控制高压开关管与低压开关管的导通与关断，从而生成二级阶梯波；所述二级阶梯波中前级为击穿脉冲，对放电间隙起到击穿熔蚀作用；后级为提供爆炸力脉冲。进一步地，所述功率开关电路包括两路对电源进行导通与关断控制的功率开关管。本专利技术还提供了一种复合脉冲电火花加工系统，其特征在于，系统包括工件系统及上述任一一项所述的电源装置。进一步地，所述工件系统包括将工件夹紧浸没在注满工作液的工作液槽内的夹具；设置于工件上方、与电火花机头固接的工作电极；分别与电火花机头及工件通过导体介质连接的电火花电源箱；所述电火花电源箱内安装有电源装置；当系统监测到电极移动至与工件的距离达到间隙击穿距离时，所述电源装置进行击穿放电从而开始一个加工周期。进一步地，所述电火花电源箱还包括间隙检测电路，所述间隙检测电路用以检测电极与工件的距离，当判断电极与工件的距离小于间隙击穿距离时，向电源装置发出触发信号，输出二级阶梯波。本专利技术还提供了一种复合脉冲电火花加工方法，步骤包括：步骤1、利用间隙检测电路判断电极与工件的距离是否小于间隙击穿距离，若是则执行步骤2，否则执行步骤1；步骤2、利用复合脉冲电火花加工喷爆电源发出二级阶梯波，并利用所述二级阶梯波中的前级作为击穿脉冲对工作液进行击穿，并对工件放电使其处于熔融状态，然后利用述二级阶梯波中的后级为提供爆炸力脉冲，使加工产物抛出。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供的复合脉冲电火花加工喷爆电源，通过脉冲发生装置实现二级阶梯波输出脉冲。并利用第一级阶梯波对放电间隙起到击穿熔蚀作用，通过缩短放电阶梯波第二级高峰脉冲前沿时间并增大峰值电流，获得较大的爆炸力，增强了电蚀产物的排除效果。综上，应用本专利技术的技术方案利用合理的电参数实现能量利用率最大化和喷爆效果的最优化。可以广泛应用于各种难加工脆硬材料的微细加工中。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术复合脉冲电火花加工喷爆电源结构示意图。图2为本专利技术复合脉冲电火花加工系统结构图。图3为本专利技术实施例中电源发生脉冲整形电路示意图。图4为本专利技术实施例中功率放大电路示意图。图中：1、电火花机头，2、电极，3、工件，4、工作液，5、工作液槽，6、电火花电源箱，7、间隙检测电路，8、脉冲输出电源。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。本专利技术公开了一种复合脉冲电火花加工喷爆电源，如图1所示，包括依次连接的波形发生电路、比较电路、放大电路及功率开关电路；所述波形发生电路生成二级阶梯波原始脉冲，并将所述原始脉冲信号发送至比较电路；所述比较电路形采用一高一低两路不同阈值的比较电压分别与所述脉冲信号进行比较，形成相位相同、周期相同、占空比成比例关系的两路方波脉冲信号；所述两路方波信号经放大电路处理后分别控制高压开关管与低压开关管的导通与关断，从而生成二级阶梯波；所述二级阶梯波中前级为击穿脉冲，对放电间隙起到击穿熔蚀作用；后级为提供爆炸力脉冲。所述功率开关电路包括两路对电源进行导通与关断控制的功率开关管，功率开关管的型号可根据使用需求进行适应性选择。上述电源结构中，采用直接数字频率合成技术(DDS)封装芯片作为发生的核心单元。使其发出一个二阶阶梯方波信号。本专利技术的另一方面还提供了一种复合脉冲电火花加工系统，如图2-4所示，系统包括工件系统及上述任意一项所述的电源装置。具体地，工件系统包括将工件夹紧浸没在注满工作液的工作液槽内的夹具；设置于工件上方、与电火花机头固接的工作电极；分别与电火花机头及工件通过导体介质连接的电火花电源箱；所述电火花电源箱内安装有电源装置；当系统监测到电极移动至与工件的距离达到间隙击穿距离时，所述电源装置进行击穿放电从而开始一个加工周期。所述电火花电源箱还包括间隙检测电路，所述间隙检测电路用以检测电极与工件的距离，当判断电极与工件的距离小于间隙击穿距离时，向电源装置发出触发信号，输出二级阶梯波。上述系统还包括工作液循环系统和冷却液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合脉冲电火花加工喷爆电源，其特征在于，包括依次连接的波形发生电路、比较电路、放大电路及功率开关电路；所述波形发生电路生成二级阶梯波原始脉冲，并将所述原始脉冲信号发送至比较电路；所述比较电路形采用一高一低两路不同阈值的比较电压分别与所述脉冲信号进行比较，形成相位相同、周期相同、占空比成比例关系的两路方波脉冲信号；所述两路方波信号经放大电路处理后分别控制高压开关管与低压开关管的导通与关断，从而生成二级阶梯波；所述二级阶梯波中前级为击穿脉冲，对放电间隙起到击穿熔蚀作用；后级为提供爆炸力脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种复合脉冲电火花加工喷爆电源，其特征在于，包括依次连接的波形发生电路、比较电路、放大电路及功率开关电路；所述波形发生电路生成二级阶梯波原始脉冲，并将所述原始脉冲信号发送至比较电路；所述比较电路形采用一高一低两路不同阈值的比较电压分别与所述脉冲信号进行比较，形成相位相同、周期相同、占空比成比例关系的两路方波脉冲信号；所述两路方波信号经放大电路处理后分别控制高压开关管与低压开关管的导通与关断，从而生成二级阶梯波；所述二级阶梯波中前级为击穿脉冲，对放电间隙起到击穿熔蚀作用；后级为提供爆炸力脉冲。2.根据权利要求1所述的喷爆电源，其特征在于，所述功率开关电路包括两路对电源进行导通与关断控制的功率开关管。3.一种复合脉冲电火花加工系统，其特征在于，系统包括工件系统及权利要求1或2中任意一项所述的电源装置。4.根据权利要求3所述的一种复合脉冲电火花加工系统，其特征在于，所述工件系统包括将工件夹紧浸没在注满工作液的工作液槽内的夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，栾安科，马付建，张生芳，张文超，沙智华，杨大鹏，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21