提高模具表面质量的无电解脉冲电源及工作方法技术

本发明专利技术提供了提高模具表面质量的无电解脉冲电源及工作方法，该电源包括主功率电源及桥式功放电路、CPLD数字控制电路、单片机检测及伺服电路、无电解脉冲电源放电电路、电压表和电流表，由于加工过程中，正负交替放电，极间平均电压接近零，形成无电解加工效果，能有效防止工件材料电解氧化，降低微观裂纹和锈蚀，提高加工模具表面质量，桥式电路的控制脉冲波形有CPLD内部逻辑组合而成，有较复杂的脉冲放电能量控制，以达到较好的放电加工效率及工件表面粗糙度，通过高性能的单片机根据采样的极间电压电流状态，进行放电加工的伺服控制运算，可以保证放电加工的稳定性和加工效率，主功率电源及桥式电路提供了电火花线切割无电解电源的电路拓扑结构。解电源的电路拓扑结构。解电源的电路拓扑结构。

【技术实现步骤摘要】
提高模具表面质量的无电解脉冲电源及工作方法


[0001]本专利技术涉及一种电花线切割无电解脉冲电源，涉及单向走丝电火花线切割脉冲电源，提供了提高表面质量的单向走丝电火花线切割无电解脉冲电源及其工作方法。

技术介绍

[0002]电火花线切割加工经历了半个多世纪的发展，已经成为先进制造领域的重要组成部分，在模具制造，零件加工及新产品试制过程中得到了广泛应用。近年来，随着科学技术的发展，新材料新工艺使用，特别是一些航空航天及军工领域对模具的表面质量提出了更高的要求。这些特殊行业通常会使用一些钛合金、硬质合金等材料，对模具表面质量有严格要求，特别是表面重熔层都需要控制在1丝以内。电火花线切割虽然使用了去离子水作为工作介质，但介质中仍然会存在一定数量的离子，在脉冲电源的作用下回产生电化学反应，使工件材料氧化，腐蚀，造成所谓的软化层。硬质合金中的黏合剂钴会成为离子状态溶解在水中，形成软化层。而钛合金加工后也会在加工轨迹附近形成变质层，出现变色带。国内目前生产的单向走丝线切割机床使用的脉冲电源大部分还是直流脉冲电源，若使用无电解脉冲电源工作方法的话可以有效防止工件材料电解氧化，降低微观裂纹和锈蚀，提高加工模具表面质量。为解决这一问题，提出提高模具表面质量的无电解脉冲电源及工作方法。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术希望提供提高模具表面质量的无电解脉冲电源及工作方法及工作方法，可以提高模具表面质量，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。
[0004]本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：提高模具表面质量的无电解脉冲电源，该电源包括主功率电源及桥式功放电路、CPLD数字控制电路、单片机检测及伺服电路、无电解脉冲电源放电电路、电压表和电流表；所述主功率电源及桥式功放电路分别与所述CPLD数字控制电路和无电解脉冲电源放电电路电性连接，所述无电解脉冲电源放电电路与电压表相互并联，所述无电解脉冲电源放电电路和电流表串联，所述单片机检测及伺服电路与电压表和电流表电性连接。
[0005]进一步优选的：所述主功率电源及桥式功放电路包括所述主功率电源和桥式功放电路，所述主功率电源采用提供加工放电的能量的稳压直流电源，所述桥式功放电路提供无电解正负脉冲放电回路及功率放大。
[0006]进一步优选的：所述主功率电源及桥式功放电路包括稳压直流电源E,输入电容C，限流电阻R，正向放电回路功率管Q1和Q2,反向放电回路功率管Q3和Q4和二极管D1。
[0007]进一步优选的：所述无电解脉冲电源放电电路包括加工工件P3及电极丝P4。
[0008]进一步优选的：控制所述无电解脉冲电源放电电路的控制脉冲有CPLD数字控制电路控制，所述CPLD数字控制电路中包括采用LATTICE公司的MACH4000系列芯片。
[0009]进一步优选的：所述单片机检测及伺服电路由单片机进行极间放电电压和电流的
数字化采样，通过设定的放电间隙电压与空载速度，进行比较运算提供伺服走步中断，所述单片机采用意法半导体的STM32系列芯片。
[0010]进一步优选的：所述稳压直流电源E与输入电容C相互并联，所述稳压直流电源E与输入电容C的正极端通过限流电阻R与所述二极管D1的一端电性连接，所述二极管D1的另一端分别与所述正向放电回路功率管Q1的漏极D、反向放电回路功率管Q3的漏极D电连，所述正向放电回路功率管Q1的源极S与反向放电回路功率管Q4的漏极D电连，所述反向放电回路功率管Q3的源极S与正向放电回路功率管Q2的漏极D电连，所述稳压直流电源E与输入电容C的负极端分别与正向放电回路功率管Q2的源极S、反向放电回路功率管Q4的源极S电连，所述正向放电回路功率管Q1和Q2、反向放电回路功率管Q3和Q4的栅极G均与所述CPLD数字控制电路电性连接，所述电流表的一端分别与所述正向放电回路功率管Q1的源极S、反向放电回路功率管Q4的漏极D电连，所述反向放电回路功率管Q3的源极S还与所述无电解脉冲电源放电电路的一端电连。
[0011]进一步优选的：所述电压表两端分别与加工工件P3及电极丝P4并联，所述电流表与加工工件P3及电极丝P4串联。
[0012]本专利技术提供了提高模具表面质量的无电解脉冲电源的工作方法，包括以下步骤：S1、正向放电时，CPLD数字控制电路提供正向回路功率管Q1和Q2的驱动脉冲，功率管打开，同时反向回路功率管Q3和Q4的驱动脉冲及功率管关闭，主功率回路通过限流电阻R，正向回路功率管Q1和Q2，在工件P3和电极丝P4之间施加正向电压，在高压作用下，击穿介质，形成正向放电通道；S2、反向放电时，CPLD数字控制电路提供反向回路功率管Q3和Q4的驱动脉冲，功率管打开；同时正向回路功率管Q1和Q2的驱动脉冲及功率管关闭，主功率回路通过限流电阻R，功率管Q3和Q4，在工件P3和电极丝P4之间施加反向电压，在高压作用下，击穿介质，形成反向放电通道；S3、CPLD数字控制电路交替提供正向和反向控制脉冲，正向回路功率管Q1、Q2和反向回路功率管Q3、Q4交替开通和关断，在工件与电极丝间形成正负交流放电回路，形成无电解放电状态；S4、单片机检测电路根据放电极间检测到的电压电流状态，通过设定的放电间隙电压与空载速度比较运算提供伺服走步中断，外接上位机根据中断和插补控制伺服电机前进和后退，完成加工图形轨迹;S5、通过多次加工，使加工模具达到需要的加工精度和粗糙度，模具表面达到无电解加工效果。
[0013]进一步优选的：还包括在CPLD中组合生成对应不同能量的正反放电控制脉冲波形，脉宽在200ns
‑
2us之间，根据电火花线切割不同的修刀次数，放电间隙电压在35V
‑
50V之间，加工速度为3.5
‑
10mm/min。
[0014]本专利技术实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：一、本专利技术由于加工过程中，正负交替放电，极间平均电压接近零，形成无电解加工效果，能有效防止工件材料电解氧化，降低微观裂纹和锈蚀，提高加工模具表面质量。
[0015]二、本专利技术主功率电源及桥式电路提供了电火花线切割无电解电源的电路拓扑结构。
[0016]三、桥式电路的控制脉冲波形有CPLD内部逻辑组合而成，有较复杂的脉冲放电能量控制，以达到较好的放电加工效率及工件表面粗糙度。
[0017]四、由于无电解电路在加工过程中，极间电压正负交替，平均电压接近零。
[0018]五、通过高性能的单片机根据采样的极间电压电流状态，进行放电加工的伺服控制运算，可以保证放电加工的稳定性和加工效率。
[0019]上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本专利技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提高模具表面质量的无电解脉冲电源，其特征在于，该电源包括主功率电源及桥式功放电路、CPLD数字控制电路、单片机检测及伺服电路、无电解脉冲电源放电电路、电压表和电流表；所述主功率电源及桥式功放电路分别与所述CPLD数字控制电路和无电解脉冲电源放电电路电性连接，所述无电解脉冲电源放电电路与电压表相互并联，所述无电解脉冲电源放电电路和电流表串联，所述单片机检测及伺服电路与电压表和电流表电性连接。2.根据权利要求1所述的提高模具表面质量的无电解脉冲电源，其特征在于：所述主功率电源及桥式功放电路包括所述主功率电源和桥式功放电路，所述主功率电源采用提供加工放电的能量的稳压直流电源，所述桥式功放电路提供无电解正负脉冲放电回路及功率放大。3.根据权利要求1所述的提高模具表面质量的无电解脉冲电源，其特征在于：所述主功率电源及桥式功放电路包括稳压直流电源E,输入电容C，限流电阻R，正向放电回路功率管Q1和Q2,反向放电回路功率管Q3和Q4和二极管D1。4.根据权利要求1所述的提高模具表面质量的无电解脉冲电源，其特征在于：所述无电解脉冲电源放电电路包括加工工件P3及电极丝P4。5.根据权利要求1所述的提高模具表面质量的无电解脉冲电源，其特征在于：控制所述无电解脉冲电源放电电路的控制脉冲有CPLD数字控制电路控制，所述CPLD数字控制电路中包括采用LATTICE公司的MACH4000系列芯片。6.根据权利要求1所述的提高模具表面质量的无电解脉冲电源，其特征在于：所述单片机检测及伺服电路由单片机进行极间放电电压和电流的数字化采样，通过设定的放电间隙电压与空载速度，进行比较运算提供伺服走步中断，所述单片机采用意法半导体的STM32系列芯片。7.根据权利要求3所述的提高模具表面质量的无电解脉冲电源，其特征在于：所述稳压直流电源E与输入电容C相互并联，所述稳压直流电源E与输入电容C的正极端通过限流电阻R与所述二极管D1的一端电性连接，所述二极管D1的另一端分别与所述正向放电回路功率管Q1的漏极D、反向放电回路功率管Q3的漏极D电连，所述正向放电回路功率管Q1的源极S与反向放电回路功率管Q4的漏极D电连，所述反向放电回路功率管Q3的源极S与正向放电回路功率管Q2的漏极D电连，所述稳压直流电源E与输入电容C的负极端分别与正向放电回路功率管Q2的源极S、反向放电回路功...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾岭，邹东昀，周志凯，
申请(专利权)人：苏州三光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：