微细电火花加工脉冲电源及智能控制器设计

设计了以DSP和CPLD为控制单元的微细电火花脉冲电源,满足微细电火花加工单个脉冲能量小而可控的要求。针对加工过程难以用数学模型描述的问题,利用智能控制不依赖数学模型的优势,设计了模糊神经网络控制器,根据间隙放电状态,对在线参数实时调整。通过微小孔加工实验表明,采用智能控制的加工方式可以提高加工速度,有很好的应用前景。     

基于模糊控制的微细电火花加工脉冲电源研究

设计了一套微细电火花加工脉冲电源,该电源采用有效放电火花数检测方法对放电状态进行统计,并利用模糊控制算法对脉冲宽度和脉冲间隔进行调整以改善加工性能。试验结果表明,该脉冲电源在保证加工稳定性的基础上,能够有效地提高加工精度及加工效率。     

一种基于MOSFET的晶体管式微细电火花加工脉冲电源的研究

通过对RC式脉冲电源和晶体管式脉冲电源的综合比较,提出一种基于FPGA的晶体管式微细电火花加工脉冲电源,该电源结合FPGA开发板和IR2101专用集成半桥驱动器,驱动半桥式结构的功率MOSFET,电源经实验验证后,在加工精度、效率及表面粗糙度等方面表现良好。经测试,该电源最高频率可达1 MHz,输出脉宽1～101 ms可调,开路电压1～200 V可调,同时结合微细电火花加工的实际需求,可以实现粗、半精、精三种加工形式。     

微细电化学加工纳秒脉冲电源的研制

根据微细电化学加工的工艺特点,采用CPLD器件EPM7160与8位单片机STC12C5A60S2,设计了微细电化学加工纳秒脉冲电源。脉冲参数设置通过专用键盘或RS232实现,参数显示采用国显电子的12864液晶模块实现,人机界面友好。通过RS232,电源可以接受主控计算机的实时参数调整。测试表明,脉宽、脉间等脉冲参数可调,且调节方便,通用性强。输出脉宽、脉间可以调至20ns以下,适于微细电化学加工。     

精密及微细电火花加工(二)

2精密型孔加工实现精密和微细加工,除了制作合格的电极、具备相应的电加工机床和脉冲电源外,熟练地掌握合理的加工工艺是重要关键。     

高频窄脉宽微细电火花加工用微能脉冲电源的研究

分析了微能脉冲电源的实现途径。采用开关管推挽工作原理设计出了具有高频窄脉宽的微细电火花加工用微能脉冲电源。并对具有陡上升沿和下降沿的高频脉冲电源工作时产生的电磁振荡现象的原因进行了深入的研究。在此基础上设计出的脉冲电源最小脉宽可达100ns，较好地满足了微细电火花加工的需要。     

高频群脉冲电源在微细孔电化学加工中的应用

针对电化学加工的特殊需要所设计的一种新型电源———高频群脉冲电源的设计原理和特征,从理论上分析其对 于传统的直流电源和脉冲电源在微小型零件加工中的优越性;通过微细孔加工对这种新型的电源进行了分析和说明。 结果表明,在微小型加工领域,采用高频群脉冲电源在改善加工精度,提高加工质量方面优于直流电源和脉冲电源。     

微细电火花成形加工设备关键技术研究

基于微细电火花加工的要求,对微细电火花成形加工设备中的关键技术进行研究,成功研制了一套高精度的微细放电加工设备产品,包括一台微细电火花加工机床和一台精密脉冲电源。优化机床关键零/部件的结构后,机床的变形小,运动精度高;电源放电稳定,控制精确。经加工试验表明,该设备加工效果较好,加工精度和稳定性较高,加工出的窄槽工件的尺寸精度可达到5μm,加工直径为300μm的小孔,其圆度误差达到3μm,可满足微细电火花加工的要求。     

电流型电火花加工脉冲电源的研究

分析了传统独立电火花加工脉冲电源和逆变式电火花加工脉冲电源的不足,论述了电源型电火花加工脉冲电源的工作原理,大量的样机和独立式脉冲电源的对比工艺试验表明,电流型脉冲电源不仅满足了电火花加工多项性能指标的要求,而且达到了高效节能的效果。     

节能型电火花加工脉冲电源的研究

设计了一种采用LCL-T主电路结构的新型节能型脉冲电源系统,给出了系统硬件电路和软件设计思路,分析了脉冲电源主要能耗部分的电能损耗,并且利用设计的脉冲电源样机进行了工艺试验,检验了节能型电火花加工脉冲电源的加工工艺性能,考察了系统方案的可行性,试验证明所设计的节能型脉冲电源具有良好的加工功效。     

电火花微细加工微能脉冲电源模块的研究

针对微细微能加工脉冲频率的要求,文中采用了8254芯片、A／D转换采集芯片并结合单片机通过软件方式共同完成对脉冲的发生及控制的功能,确保了产生脉;中的精度及可调性,为电火花的后续加工提供了便利。     

微细电火花加工系统及其工艺技术

开发了一套微细电火花加工系统,该系统不仅能加工微细轴、微细孔,还能实现微三维结构的微细电火花加工。研究了针对该系统的微细电火花加工工艺技术,研究了放电电压、放电电容等工艺参数,主轴转速,以及工作液介质对微细电火花加工效率、相对电极损耗率的影响规律。采用旋转削边电极技术大大提高了进行大深径比微细孔加工时的加工效率。进行了大量的加工实验,加工出了最小直径为6μm的微细轴以及最小直径为10μm的微细孔;通过对电极损耗的在线补偿策略研究,实现了微三维结构的加工,加工出了外径为4mm、具有24个叶片的微型涡轮盘及具有微三维结构的微细梁,充分证实了该系统的广泛适用性。     

小孔加工电火花脉冲电源实验研究

针对传统脉冲电源普遍存在的电能利用率低、电阻发热严重、散热设备庞大等问题,提出了一种取消限流电阻的电火花脉冲电源结构。电源由PWM控制器、DC/DC变换器、加工脉冲时序发生器等组成。电源本身具有自动调节输出电压的功能,可实现空载击穿电压、脉冲宽度、脉冲间隔独立可调,取消了体积庞大的工频变压器。通过多次小孔加工实验获得了脉冲电源加工过程中电极损耗率、小孔椭圆度以及单边放电间隙等和电源稳定性相关参数的数据曲线,所得数据表明电源具有较好的加工稳定性和可靠性。     

基于异形孔等效放电面积的微细电火花加工技术

针对喷丝板异形孔加工这一工艺难题，分析了微细电火花加工系统的关键技术，并对传统晶体管可控式RC脉冲电源电路拓扑进行了改进，设计并研制出适合微细电火花加工的新型微能脉冲电源。针对等效放电面积对微小异形孔加工效率及加工精度的影响进行了详细的理论分析与大量实验研究，为合理地选择加工规准提供了可靠的理论与实践依据。     

数控脉冲电源的研制

设计了一款适用于复合加工数控机床的新型数控脉冲电源，并详细分析了各功能模块的设计思路。加工实验结果也证明了该脉冲电源运行稳定可靠，加工效率较高，达到了预期的设计目标。     

电蚀产物对微细电火花电极形状损耗影响的实验研究

针对微细电火花加工技术特点,开展电极形状损耗形成机理的研究,设计了开放状态微细电火花加工实验方法,实现电蚀产物浓度的改变;通过实验对比不同加工状态下微细电火花加工电极形状损耗变化、工件表面微观形貌和重熔层情况,系统研究不同电蚀产物浓度作用下电极形状损耗的影响规律;分析微细电极形状损耗的影响机制,总结内凹坑形状变化与电蚀产物的内在关系。研究成果为实现微细电极的形状控制提供了一定的实验及理论依据,达到了提升微细电火花加工质量和加工稳定性的目标。     

材料晶界和晶粒对电火花微细加工的影响研究

为了在电火花微细加工中确定合理的工具损耗补偿工艺与加工工艺,提高微小零件微细加工的质量,通过在合金材料上选择晶粒和晶界部位大量加工微孔以及其后的统计分析,研究了微细电火花加工过程中工件材料晶粒与晶界对放电间隙、材料去除速度以及电极体积相对损耗等加工特性的影响。研究结果表明,由于工件材料中晶粒和晶界在成分、熔点、热导率以及机械性能等方面的差异,当用微细电火花进行微细加工,特别是当加工尺度小于工件材料的晶粒尺寸时,晶粒和晶界的加工特性具有明显差别,制订工具损耗补偿工艺和加工工艺时应该考虑到材料微观结构对加工过程的影响。