一种在线电解磨削制造技术

本发明专利技术属于机械加工领域，具体涉及一种在线电解磨削

【技术实现步骤摘要】
一种在线电解磨削/研磨用电源装置及其工作方法


[0001]本专利技术属于机械加工领域，具体涉及一种在线电解磨削
/
研磨用电源装置及其工作方法
。

技术介绍

[0002]现在的电解加工磨削实验，根据电解作用在加工中作用对象的不同，主要包含：
①
电解作用于工件，作为材料蚀除的主要方式，磨削辅助去除钝化膜的电解磨削加工；
②
在电解磨削基础上发展出来的以磨削作为材料去除的主要方式，电解作用于导电砂轮以形成钝化膜而使砂轮保持削锐的在线电解修整
(ELID)
磨削加工
。
[0003]在线电解修锐技术是在磨削过程中利用非线性的电解修整作用和砂轮表面生成的氧化膜对电解的抑制作用的动态平衡，对金属基砂轮进行连续修整，使砂轮磨粒获得恒定的凸出量，从而实现可控
、
稳定
、
最佳的磨削过程
。
[0004]对于
ELID
而言，它的氧化膜状态
(
主要是成膜厚度和致密性
)
是极其重要的，直接关系到磨削加工的效率和质量
。ELID
磨削过程中理想的氧化膜状态，不但能根据磨削过程的需要使磨料始终保持有一定出刃高度，从而保持金属基砂轮在磨削过程中的锐利性，同时又能够保证砂轮不至于过快消耗，充分发挥超硬磨料的磨削能力
。
因此，在磨削加工的进行中，对氧化膜状态的监测和控制是十分必要的
。
研究表明电解电流的大小与氧化膜的状态关系密切，因此可以用电解电流的大小来控制和表征氧化膜的状态
。
除去磨削参数，氧化膜状态主要取决于磨具金属结合剂特性
、
电解液性能和脉冲电源参数
。
在磨削过程中很难对磨具金属结合剂特性和电解液的性能进行有效控制，而对脉冲电源参数的实时调整是比较容易实现的，所以可以通过在磨削过程中调整脉冲电源的输出参数来控制氧化膜的状态
。
而目前大多数电源的输出脉冲参数只能在磨削前设定，不能根据加工实验的需要进行实时的改变
。
如果不对电流进行主动控制，则会造成砂轮表面的氧化膜在磨削过程中不断循环先变厚再变薄的变化，使砂轮与工件的接触状态不断发生改变，导致磨削力
、
磨削温度等过程参数始终无法稳定，从而影响了磨削的质量和效率
。
虽然调整电解参数如电压或占空比也可以改变电解强度从而控制氧化膜状态，但与此同时会直接引起电解电流的变化，从而造成失去氧化膜状态表征的基准
。
[0005]简而言之，在进行传统的电解磨削
、
研磨时，氧化膜会不受控制，因为如果电解作用一直存在，氧化膜就会越来越厚
。
要让氧化膜的厚度始终保持在一定范围内才能满足磨削
/
研磨的要求，因此，有必要设计一种新的电解电流控制装置，通过控制电解电流，使氧化膜与磨削
/
研磨过程相适应，从而维持稳定的磨削
/
研磨过程
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足提供一种在线电解磨削
/
研磨用电源装置及其工作方法，在磨削电解的过程中保持电压和占空比的恒定不变，实时地监控磨削时的电解电流，即
(
氧化膜状态
)。
通过电解作用的周期性开启和关闭即间断性电解，来调节磨削
进程中电解强度的大小，进而达到了对氧化膜状态控制的目的，使电解电流
(
氧化膜状态
)
维持在初始设定的参数范围之内
。
[0007]一种在线电解磨削
/
研磨用电源装置，该装置包括可编程脉冲电解电源
、
电流传感器
、
绝缘栅双极型晶体管
、
单片机
、PCB
电路板和直流电源，所述单片机设置于
PCB
电路板上，
PCB
电路板分别与直流电源
、
绝缘栅双极型晶体管和电流传感器电连接，所述电流传感器与可编程脉冲电解电源电连接，所述可编程脉冲电解电源与金属结合剂砂轮电连接，所述绝缘栅双极型晶体管与磨削时的工具阴极电连接
。
[0008]进一步地，所述可编程脉冲电解电源包括
220V
隔离开关电源
、
场效应管降压型直流稳压器
、MOSFET
脉冲电路
、PWM
控制单元
、
电阻
R(t)、
虚拟电动势与电阻输入接口
、
电动势控制器
。
所述
220V
隔离开关电源与场效应管降压型直流稳压器电连接，所述
MOSFET
脉冲电路分别与场效应管降压型直流稳压器
、PWM
控制单元和电阻
R(t)
电连接，所述电动势控制器与虚拟电动势与电阻输入接口电连接，流经电阻
R(t)
的电流反馈给电动势控制器，电动势控制器用来控制场效应管降压型直流稳压器
。
[0009]进一步地，所述可编程脉冲电解电源中的电路控制规则：
[0010][0011]式中，
E.M.P.
表示电磁脉冲，
V
表示直流电压，
Riv
与
Ri
表示电源内阻，
R(t)
为电极间呈现出来的可变电阻，
i
为期望电流峰值，
Vd
表示最高电压
。
[0012]参数
E.M.P.
与
Riv
的值可以直接取自现有磨削工艺过程的
ELID
电源参数设置值；降压直流稳压的参考信号
Vdref
可通过电路中的各回路中的电流关系确定
。
[0013]进一步地，所述可编程脉冲电解电源的电源插座为3芯航插，电源为单相
220V/50Hz,
容量要求
1kVA
，有主机箱和副机箱，主机箱输出与副机箱输入相连；在主机箱的人机交互界面上可完成加工所要用到的参数的设置与保存，参数包括电压
、
电流
、
占空比；所述可编程脉冲电解电源的频率范围0‑
250KHz
，占空比0‑
100
％，波形为单极性方波；所述可编程脉冲电解电源的电源控制方式可以分为固定内阻恒压源模式
、
可编程内阻恒压源模式
、
恒流源模式；所述可编程脉冲电解电源的脉冲电压0‑
150V
，脉冲电流0‑
20A
，功率输出峰值
500W。
[0014]进一步地，所述单片机为
W801
单片机，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种在线电解磨削
/
研磨用电源装置，其特征在于，该装置包括可编程脉冲电解电源
(7)、
电流传感器
(5)、
绝缘栅双极型晶体管
(4)、
单片机
(2)、PCB
电路板
(1)
和直流电源
(3)
，所述单片机
(2)
设置于
PCB
电路板
(1)
上，
PCB
电路板
(1)
分别与直流电源
(3)、
绝缘栅双极型晶体管
(4)
和电流传感器
(5)
电连接，所述电流传感器
(5)
与可编程脉冲电解电源
(7)
电连接，所述可编程脉冲电解电源
(7)
与金属结合剂砂轮
(8)
电连接，所述绝缘栅双极型晶体管
(4)
与工具阴极
(6)
电连接
。2.
根据权利要求1所述的一种在线电解磨削
/
研磨用电源装置，其特征在于，所述可编程脉冲电解电源
(7)
包括
220V
隔离开关电源
、
场效应管降压型直流稳压器
、MOSFET
脉冲电路
、PWM
控制单元
、
电阻
R(t)、
虚拟电动势与电阻输入接口
、
电动势控制器；所述
220V
隔离开关电源与场效应管降压型直流稳压器电连接，所述
MOSFET
脉冲电路分别与场效应管降压型直流稳压器
、PWM
控制单元和电阻
R(t)
电连接，所述电动势控制器与虚拟电动势与电阻输入接口电连接，流经电阻
R(t)
的电流反馈给电动势控制器，电动势控制器用来控制场效应管降压型直流稳压器
。3.
根据权利要求2所述的一种在线电解磨削
/
研磨用电源装置，其特征在于，所述可编程脉冲电解电源
(7)
中的电路控制规则：式中，
E.M.P.
表示电磁脉冲，
V
表示直流电压，
R
iv
与
R
i
表...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕冰海，周鑫磊，赵文宏，沈宽，周亚峰，杜佳辉，郭伟刚，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：