【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电火花加工领域，尤其涉及一种双极性可控脉冲电火花加工电源。
技术介绍
0、技术背景
1、电火花加工是指在介质中，利用火花放电时的电腐蚀现象对材料进行去除的一种加工方法。加工时施加在加工区域的电场击穿工作介质产生等离子通道，带正电的离子与电子分别向阴极与阳极高速移动，碰撞后产生的高温使材料融化和蒸发，这种高效且非接触式的加工特性使电火花加工广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域。特别是对于高硬度、高强度的特殊材料，如钛合金、高温合金和不锈钢等，电火花能够发挥其“以柔克刚”的加工优势。
2、然而，电火花加工具有明显的极性效应，即工件电极采用不同的极性会产生不同的加工工艺效果。通常而言，一种极性接法可以获得较高的加工效率，但电极损耗较大；另一种极性接法会产生较小的电极损耗，但加工效率较低。传统的电火花加工通常采用单一极性的电源，该电源难以同时发挥两种极性的工艺效果，难以充分利用电火花加工的极性效应。
3、鉴于以上问题，本专利技术拟开发一种双极性可控脉冲电火花加工电源。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种双极性可控脉冲电火花加工电源，该电源包括负脉冲电路、正脉冲电路、消电离电路和控制电路；
2、其中所述负脉冲电路包含全桥整流滤波电路a、斩波电路b；所述负脉冲电路与消电离电路并联；
3、其中所述正脉冲电路包含斩波电路c、全桥整流滤波电路d；所述正脉冲电路与负脉冲电路并联；
4、所述消电离电路包括两个反向串联
5、所述控制电路包括单片机、驱动电路；所述单片机输出脉冲控制信号，经驱动电路转换、放大后，分别驱动绝缘栅双极型晶体管q1~q6的栅极。
6、进一步地，所述负脉冲电路用以提供负极性（工件电极为负极）的脉冲电压，并对电路进行隔离，以保证和正脉冲电路（工件电极为正极）互不干扰地作用在电火花加工工具电极和工件电极上。电压幅值大小为-300v～0v，脉冲宽度为1～500μs，脉冲间隔为1～500μs。
7、进一步地，所述正脉冲电路用以提供正极性的脉冲电压，并对电路进行隔离，以保证和负脉冲电路互不干扰地作用在电火花加工工具电极和工件电极上。电压幅值大小为0～300v，脉冲宽度为1～500μs，脉冲间隔为1～500μs。
8、进一步地，所述消电离电路在每个脉冲放电结束时导通，下一个脉冲放电开始时关闭，通过主动吸收放电间隙的能量来降低放电间隙恢复绝缘强度所消耗的时间。
9、进一步地，所述双极性可控脉冲电火花加工电源，在一个周期内可以输出正极性脉冲电压、负极性脉冲电压。
10、进一步地，所述双极性可控脉冲电火花加工电源，通过改变两种极性脉冲电压的比例、幅值、脉冲宽度等参数，实现正极性与负极性电火花加工强度的可控调节，充分发挥电火花加工的极性效应。
11、借由上述方案，本专利技术的有益效果在于：
12、本专利技术提出的双极性可控脉冲电火花加工电源，输出的脉冲电压类型多样，利用不同极性的脉冲电压来实现电火花加工，通过改变两种极性脉冲电压的比例、幅值、脉冲宽度等参数，实现正极性与负极性电火花加工强度的可控调节，充分发挥电火花加工的极性效应，以实现加工效率、精度、表面质量等综合性能指标均衡、优异的加工效果。
13、本专利技术提出的双极性可控脉冲电火花加工电源，通过控制消电离电路的开关状态，使其在每个脉冲放电结束时导通，下一个脉冲放电开始时关闭，通过主动吸收放电间隙的能量来降低放电间隙恢复绝缘强度所消耗的时间，保证了正、负脉冲放电的顺利转换。因此，所提出的双极性可控脉冲电火花加工电源具有加工稳定性好等优点。
14、本专利技术提出的双极性可控脉冲电火花加工电源，各个脉冲支路协同工作，互不干扰，工作稳定性高；控制电路之间相互配合，逻辑简明，可靠性高。
15、附图
16、为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17、图1为本专利技术实例部分提供的一种双极性可控脉冲电火花加工电源加工的整体示意图；
18、图2为本专利技术实例部分提供的一种双极性可控脉冲电火花加工电源的绝缘栅双极型晶体管控制电路示意图；
19、图3为本专利技术实例部分提供的一种双极性可控脉冲电火花加工电源的开关管逻辑时序图；
20、图4为本专利技术实例部分提供的一种双极性可控脉冲电火花加工电源的开路电压波形示意图；
21、图5为本专利技术实例部分提供的一种双极性可控脉冲电火花加工电源工作时电压和电流的波形示意图。
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1.一种双极性可控脉冲电火花加工电源，其特征在于，包括：负脉冲电路、正脉冲电路、消电离电路和控制电路；其中所述负脉冲电路包含全桥整流滤波电路A、斩波电路B；所述负脉冲电路与消电离电路并联；其中所述正脉冲电路包含斩波电路C、全桥整流滤波电路D；所述正脉冲电路与负脉冲电路并联；所述消电离电路包括两个反向串联的绝缘栅双极型晶体管和一个电阻；所述消电离电路并联在电火花加工工具电极和工件电极上；所述控制电路包括单片机、驱动电路；所述单片机输出脉冲控制信号，经驱动电路转换、放大后，分别驱动绝缘栅双极型晶体管Q1~Q6的栅极；进一步地，所述负脉冲电路用以提供负极性（工件电极为负极）的脉冲电压，并对电路进行隔离，以保证和正脉冲电路（工件电极为正极）互不干扰地作用在电火花加工工具电极和工件电极上。电压幅值大小为-300V～0V，脉冲宽度为1～500μs，脉冲间隔为1～500μs；进一步地，所述正脉冲电路用以提供正极性的脉冲电压，并对电路进行隔离，以保证和负脉冲电路互不干扰地作用在电火花加工工具电极和工件电极上。电压幅值大小为0～300V，脉冲宽度为1～500μs，脉冲间隔为1～500μs；进一步地
2.所述负脉冲电路包含全桥整流滤波电路A、斩波电路B；可调交流电源E1为负脉冲电路提供电能，全桥整流滤波电路A输出端的正极与斩波电路B中绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极相连；全桥整流滤波电路A输出端的负极与斩波电路B中绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极相连；全桥整流滤波电路A包括可调交流电源E1、磁芯隔离变压器T1、二极管D1~D4、滤波电容C1，所述二极管D2的负端、二极管D4的负端分别与二极管D1的正端、二极管D3的正端相连，并且与磁芯隔离变压器T1的输出端相连，同时，二极管D2的正端和二极管D4的正端连接，二极管D1的负端和二极管D3的负端连接，滤波电容C1正极连接到二极管D1的负端、二极管D3的负端，滤波电容C1负极连接到二极管D2的正端、二极管D4的正端；斩波电路B包含绝缘栅双极型晶体管Q1、Q2、二极管D9。所述绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极与滤波电容C1的正极相连，绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极与二极管D9的正端相连，二极管D9的负端连接在消电离电路中Q5的集电极上，并与工具电极相连；绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极与滤波电容C1的负极相连，绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接在消电离电路中Q6的集电极上，并与工件电极相连。
3.所述正脉冲电路包含斩波电路C、全桥整流滤波电路D。可调交流电源E2为正脉冲电路提供电能，全桥整流滤波电路D输出端的正极与斩波电路C中绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极相连；全桥整流滤波电路D输出端的负极与斩波电路C中绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极相连；斩波电路C包含绝缘栅双极型晶体管Q3、Q4、二极管D10，所述绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极与滤波电容C2的负极相连，绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极连接在工具电极上，绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极与滤波电容C2的正极相连，绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极与二极管D10的正端相连，二极管D10的负端连接在工件电极上；全桥整流滤波电路D包括可调交流电源E2、磁芯隔离变压器T2、二极管D5~D8、滤波电容C2，所述二极管D5的负端、二极管D7的负端分别与二极管D6的正端、二极管D8的正端相连，并且与磁芯隔离变压器T2的输出端相连，同时，二极管D5的正端和二极管D7的正端连接，二极管D6的负端和二极管D8的负端连接，滤波电容C2负极连接到二极管D5的正端、二极管D7的正端，滤波电容C2正极连接到二极管D6的负端、二极管D8的负端。
4.消电离电路包含绝缘栅双极型晶体管Q5、Q6，电阻R1。所述绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极与工具电极相连，Q5的发射极连接在电阻R1的一端，电阻R1的另一端与绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极相连，Q6的集电极连接在工件电极上。
5.驱动电路G1的驱动端与单片机的信号输出端连接，启动特定型号的驱动芯片，光耦输出PWM信号驱动绝缘栅双极型晶体管Q1、Q2进行快速同步开启关闭；驱动电路G2的驱动端与单片机的信号输出端连接，启动特定型号的驱动芯片，光耦输出PWM信号驱动绝缘栅双极型晶体管Q3、Q4进行快速同步开启关闭；驱动电路G3的驱动端与单片机的信号输出端连接，启动特定型号的驱动芯片，光耦输出PWM信号驱动绝缘栅双极型晶体管Q5、Q6进行快速同步开启关闭。
6.所述双极性可控脉冲电火花加工电源，输出的脉冲电压类型多样，利用不同极性的脉冲电压来实现电火花加工，通过两种极性脉冲电压的比例、幅值、脉冲宽度等参数，实现正极性与负极性电火花加工...
【技术特征摘要】
1.一种双极性可控脉冲电火花加工电源，其特征在于，包括：负脉冲电路、正脉冲电路、消电离电路和控制电路；其中所述负脉冲电路包含全桥整流滤波电路a、斩波电路b；所述负脉冲电路与消电离电路并联；其中所述正脉冲电路包含斩波电路c、全桥整流滤波电路d；所述正脉冲电路与负脉冲电路并联；所述消电离电路包括两个反向串联的绝缘栅双极型晶体管和一个电阻；所述消电离电路并联在电火花加工工具电极和工件电极上；所述控制电路包括单片机、驱动电路；所述单片机输出脉冲控制信号，经驱动电路转换、放大后，分别驱动绝缘栅双极型晶体管q1~q6的栅极；进一步地，所述负脉冲电路用以提供负极性（工件电极为负极）的脉冲电压，并对电路进行隔离，以保证和正脉冲电路（工件电极为正极）互不干扰地作用在电火花加工工具电极和工件电极上。电压幅值大小为-300v～0v，脉冲宽度为1～500μs，脉冲间隔为1～500μs；进一步地，所述正脉冲电路用以提供正极性的脉冲电压，并对电路进行隔离，以保证和负脉冲电路互不干扰地作用在电火花加工工具电极和工件电极上。电压幅值大小为0～300v，脉冲宽度为1～500μs，脉冲间隔为1～500μs；进一步地，所述消电离电路在每个脉冲放电结束时导通，下一个脉冲放电开始时关闭。
2.所述负脉冲电路包含全桥整流滤波电路a、斩波电路b；可调交流电源e1为负脉冲电路提供电能，全桥整流滤波电路a输出端的正极与斩波电路b中绝缘栅双极型晶体管q1的集电极相连；全桥整流滤波电路a输出端的负极与斩波电路b中绝缘栅双极型晶体管q2的发射极相连；全桥整流滤波电路a包括可调交流电源e1、磁芯隔离变压器t1、二极管d1~d4、滤波电容c1，所述二极管d2的负端、二极管d4的负端分别与二极管d1的正端、二极管d3的正端相连，并且与磁芯隔离变压器t1的输出端相连，同时，二极管d2的正端和二极管d4的正端连接，二极管d1的负端和二极管d3的负端连接，滤波电容c1正极连接到二极管d1的负端、二极管d3的负端，滤波电容c1负极连接到二极管d2的正端、二极管d4的正端；斩波电路b包含绝缘栅双极型晶体管q1、q2、二极管d9。所述绝缘栅双极型晶体管q1的集电极与滤波电容c1的正极相连，绝缘栅双极型晶体管q1的发射极与二极管d9的正端相连，二极管d9的负端连接在消电离电路中q5的集电极上，并与工具电极相连；绝缘栅双极型晶体管q2的发射极与滤波电容c1的负极相连，绝缘栅双极型晶体管q2的集电极连接在消电离电路中q6的集电极上，并与工件电极相连。
3.所述正脉冲电路包含斩波电路c、全桥整流滤波电路d。可调交流电源e2为正脉冲电路提供电能，全桥整流滤波电路d输出端的正极与斩波电路c中绝缘栅双极型晶体管q4的集电极相连；全桥整流滤波电路d输出端的负极与斩波电路c中绝缘栅双极型晶体管q3的发射极相连；斩波电路c包含绝缘栅双极型晶体管q3、q4、二极管d10，所述绝缘栅双极型晶体管q3的发射极与滤波电容c2的负极相连，绝缘栅双极型晶体管q3的集电极连接在工具电极上，绝缘栅双极型晶体管q...
【专利技术属性】
技术研发人员：董行，李瑞祥，张志昂，张青松，王治明，周建平，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：
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