第三讲_电火花加工的基本规律和脉冲电源

1、特种加工第三讲 脉冲电源和自动进给系统一、电火花加工用的脉冲电源二、电火花加工的自动进给调节系统脉冲电源的作用：脉冲电源的作用： 把工频交流电流转换成一定频率的单向把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流，以提供电极放电间隙所需要脉冲电流，以提供电极放电间隙所需要的能量来蚀除金属。的能量来蚀除金属。一、脉冲电源的要求及分类一、脉冲电源的要求及分类有较高的加工速度有较高的加工速度工具电极损耗低工具电极损耗低加工过程稳定性好加工过程稳定性好工艺范围广工艺范围广电火花加工用的脉冲电源电火花加工用的脉冲电源二、脉冲电源的输出应满足的条件：二、脉冲电源的输出应满足的条件：1. 有一定的脉冲放电能量有一

2、定的脉冲放电能量，以使工件金属气化。，以使工件金属气化。4.必须是必须是短时间的脉冲性放电短时间的脉冲性放电，聚集热量以提高，聚集热量以提高成型性和加工精度。成型性和加工精度。2.脉冲波形是单向的脉冲波形是单向的，以便充分利用极性效应，提高，以便充分利用极性效应，提高加工速度和降低工具电极损耗。加工速度和降低工具电极损耗。 3.脉冲电压波形的前后沿应该陡峭，这样才能减小电极间隙的变化及油污等对脉冲放电宽度和能量等参数的影响，使工艺过程稳定电火花加工用的脉冲电源5. 脉冲波形的主要参数脉冲波形的主要参数(峰值电流、脉冲宽度、脉峰值电流、脉冲宽度、脉冲间歇等冲间歇等)有较宽的调节范围有较宽的调节范

3、围，以满足粗、中、精，以满足粗、中、精加工的要求。加工的要求。6. 有适当的脉冲间隔时间有适当的脉冲间隔时间，使放电介质有足够时，使放电介质有足够时间消除电离并冲去金属颗粒，以免引起电弧而烧间消除电离并冲去金属颗粒，以免引起电弧而烧伤工件。伤工件。三、脉冲电源的分类：三、脉冲电源的分类：1. 非独立式脉冲电源非独立式脉冲电源 RC线路脉冲电源线路脉冲电源优点：优点： 结构简单，工作可靠，成本低结构简单，工作可靠，成本低 在小功率时可以获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲在小功率时可以获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量。能量。缺点：缺点： 电能利用率低，不超过电能利用率低，不超过36% 生产率低，电容

4、充电时间比放电时间长生产率低，电容充电时间比放电时间长50倍以上倍以上 电源与放电间隙间没有开关原件隔离，影响稳定性电源与放电间隙间没有开关原件隔离，影响稳定性电火花加工用的脉冲电源三、脉冲电源的分类：三、脉冲电源的分类：1. 非独立式脉冲电源非独立式脉冲电源 RC线路脉冲电源线路脉冲电源电火花加工用的脉冲电源三、脉冲电源的分类：三、脉冲电源的分类：2. 独立式脉冲电源独立式脉冲电源 晶体管式脉冲电源晶体管式脉冲电源利用功率晶体管作为开关原件而获得单向利用功率晶体管作为开关原件而获得单向脉冲脉冲特点：特点：脉冲频率高，脉冲参数容易调节，脉冲波脉冲频率高，脉冲参数容易调节，脉冲波形好，易于实现多

5、回路加工和自适应控制形好，易于实现多回路加工和自适应控制等自动化要求等自动化要求电火花加工用的脉冲电源三、脉冲电源的分类：三、脉冲电源的分类：3. 派生脉冲电源派生脉冲电源高低压复合脉冲电源高低压复合脉冲电源电火花加工用的脉冲电源三、脉冲电源的分类：三、脉冲电源的分类：3. 派生脉冲电源派生脉冲电源多回路脉冲电源多回路脉冲电源电火花加工用的脉冲电源三、脉冲电源的分类：三、脉冲电源的分类：3. 派生脉冲电源派生脉冲电源等脉冲电源等脉冲电源电火花加工用的脉冲电源三、脉冲电源的分类：三、脉冲电源的分类：3. 派生脉冲电源派生脉冲电源高频分组和梳形波脉冲电源高频分组和梳形波脉冲电源电火花加工用的脉冲电

6、源三、脉冲电源的分类：三、脉冲电源的分类：3. 派生脉冲电源派生脉冲电源 节能型脉冲电源电火花加工用的脉冲电源自选加工规准电源和智能化，自适应控制电源自动进给调节系统一、自动进给调节系统的作用、技术要求和分类一、自动进给调节系统的作用、技术要求和分类1.作用作用维持加工所需的维持加工所需的“平均平均”放电间隙放电间隙 S S , ,保证电火花保证电火花加工正常进行。加工正常进行。放电间隙放电间隙 S S 与蚀除速度之间的关系？与蚀除速度之间的关系？为达到最佳放电间隙为达到最佳放电间隙 S S，应如何设定进给调节特性，应如何设定进给调节特性 ？注意：注意：利用间隙蚀除特性曲线和调节特性曲线只能进

7、行静利用间隙蚀除特性曲线和调节特性曲线只能进行静态的调节特性分析。实际进给系统中电动机、工作台、工态的调节特性分析。实际进给系统中电动机、工作台、工件的质量，电路中的电容、电感都有惯性、滞后现象，往件的质量，电路中的电容、电感都有惯性、滞后现象，往往产生往产生“欠进给欠进给”和和“过进给过进给”，甚至出现主轴，甚至出现主轴“上下振上下振荡荡”。自动进给调节系统2.对自动进给调节系统的要求对自动进给调节系统的要求（1）、有较广的速度调节跟踪范围；）、有较广的速度调节跟踪范围；（2）、有足够的灵敏度和快速性；）、有足够的灵敏度和快速性；（3）、有必要的稳定性；）、有必要的稳定性；能适应加工规准、加

8、工面积等条件的变化。能适应加工规准、加工面积等条件的变化。能根据间隙状态的微弱信号进行快速调节。能根据间隙状态的微弱信号进行快速调节。能均匀、稳定的进给，避免低速爬行。能均匀、稳定的进给，避免低速爬行。3 3. .自动进给调节系统的分类（按执行元件分）自动进给调节系统的分类（按执行元件分）（1 1）电液压式（喷嘴）电液压式（喷嘴- -挡板式）；挡板式）；自动进给调节系统（2 2）步进电动机式；）步进电动机式；（3 3）宽调速力矩电动机式；）宽调速力矩电动机式；（4 4）直流伺服电动机式；）直流伺服电动机式；（5 5）交流伺服电动机式；）交流伺服电动机式；（6 6）直线电动机式；）直线电动机式；

9、二、自动进给调节系统的基本组成部分：二、自动进给调节系统的基本组成部分：自动进给调节系统二、自动进给调节系统的基本组成部分：二、自动进给调节系统的基本组成部分：自动进给调节系统测量环节测量环节测量间隙的大小测量间隙的大小平均间隙电压法：工具工件极性变换不会影响输出信号平均间隙电压法：工具工件极性变换不会影响输出信号U的极性的极性利用稳压管测量脉冲电压的峰值信号利用稳压管测量脉冲电压的峰值信号二、自动进给调节系统的基本组成部分：二、自动进给调节系统的基本组成部分：自动进给调节系统比较环节比较环节与给定值比较，决定进给速度与给定值比较，决定进给速度放大环节放大环节比较环节给出的信号需要放大后才能驱

10、动电机比较环节给出的信号需要放大后才能驱动电机执行环节执行环节执行机构，电机执行机构，电机调节对象调节对象电极与工件之间的放电间隙电极与工件之间的放电间隙1、测量对象：、测量对象：测量与间隙大小成比例的测量与间隙大小成比例的电信号电信号间接间接 反映反映 放电间隙的大小。放电间隙的大小。自动进给调节系统测量环节2、测量方法：、测量方法：（1）平均间隙电压法）平均间隙电压法 （2）峰值电压检测法）峰值电压检测法 （3）放电率检测法）放电率检测法目前平均电压检测和间隙放电状态检测同时使用目前平均电压检测和间隙放电状态检测同时使用平均电压检测用于伺服进给控制平均电压检测用于伺服进给控制间隙放电状态检

11、测主要用于对短路和电弧放电的控间隙放电状态检测主要用于对短路和电弧放电的控制及抬刀频率的自动调节制及抬刀频率的自动调节自动进给调节系统测量环节三、电三、电-液自动进给调节系统：液自动进给调节系统：自动进给调节系统自动进给调节系统四、电四、电-机械式自动进给调节系统：机械式自动进给调节系统：低速性能好，可直接带动滚珠丝杠进退，因而传动链短，低速性能好，可直接带动滚珠丝杠进退，因而传动链短，灵敏度灵敏度 高，体积小，结构简单，惯性小，有利于实现加高，体积小，结构简单，惯性小，有利于实现加工过程中的自动控制。工过程中的自动控制。作业：1、电火花加工的物理本质是什么？ 2、什么是极性效应，在电火花加工中 如何充分利用极性效应？smaxsmin工具二次放电二次放电加工斜度加工斜度电极损耗电极损耗棱角变钝棱角变钝 电火花加工时的加工斜度电火花加工时的加工斜度工件工具工件工具 电火花加工时尖角变圆电火花加工时尖角变圆VCARE(a) 原理图(b) 波形图uuducE0tRC线路脉冲电