[发明专利]电火花毛化系统高频脉冲电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种电火花毛化系统高频脉冲电源，属于机械加工技术领域。 

背景技术

电火花毛化工艺是将轧辊作为工件电极，以铜或石墨等材料作为工具电极，工具电极与工件电极的火花放电过程在绝缘性工作液中进行，由伺服机构动态控制两者的放电间隙。当工具电极与工件电极间隙达到0.01～0.20 mm时，电场强度增强，形成电桥，工作液介质击穿发生电火花放电，带电粒子以很高的能量密度相对撞击，在为时10～50μs内局部温度高达10000 ℃以上，导致轧辊表面金属气化，气泡爆裂将熔化的金属抛出使轧辊表面形成放电凹坑。周而复始，加上轧辊的旋转和轴向摆动，使得轧辊表面形成一系列由随机无序凹坑组成的轧辊毛化形貌。 

研究电火花加工机床高效率低损耗加工的技术要解决很多问题，但其中的关键问题是脉冲电源，脉冲电源是电火花加工机床中至关重要的组成部分，它的电压电流输出特性直接决定着电火花加工的生产率、表面质量、加工速度的稳定性和工具电极的损耗情况等经济技术指标，在电火花加工机床当中占据极其重要的地位。 

国内大多数传统电火花加工脉冲电源点火回路和功率回路共用，其工作方式单一、控制精度低且电能利用率普遍不高，只有20%～25%，这主要是因为直流电源电压(大约80V)与火花间隙维持电压(20～25V)之间的电压差全部降在限流电阻上，而限流电阻和加工间隙又通过相同的电流，致使75%～80%的电能消耗在限流电阻上，这显然与当前所提倡的节约能源、高效利用能源相矛盾。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种能耗相对较低、控制精准、工作方式灵活多样的电火花毛化系统高频脉冲电源。 

本发明的目的是这样实现的：电火花毛化系统高频脉冲电源，包括380V的三相交流市电、点火回路、功率回路、副边与所述点火回路相连的第一高频变压器和副边与所述功率回路相连的第二高频变压器，所述第一高频变压器的原边和第二高频变压器的原边分别与所述三相交流市电电连接；所述第二高频变压器的副边和所述功率回路之间还串联有第一切换开关，所述第二高频变压器的副边还引出有中心抽头，中心抽头的出线端连接有第二切换开关；所述第一切换开关和第二切换开关的出线端分别与所述功率回路的三相桥式整流电路的输入端电连接；所述点火回路和功率回路分别包括三相桥式整流电路、滤波电容、阻值可选的电阻网络、MOS管和二极管，所述三相桥式整流电路的输出端与所述滤波电容并联连接，所述三相桥式整流电路与滤波电容之间还串联有防止所述滤波电容击穿的软充电电路；所述滤波电容的输出端与所述电阻网络串联连接，电阻网络的输出端与所述MOS管的漏极电连接，MOS管的源极与所述二极管的正极电连接，MOS管的栅极还连接有控制所述MOS管通断的脉冲驱动电路；所述功率回路的二极管负极和点火回路的二极管负极电连接后还并联有电容值可选的电容网络，所述电容网络的输出端两极分别连接有工具电极和工件电极。 

与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：本发明将点火回路和功率回路分开设置，构成了脉冲电源加工、电容电源加工和虚脉冲加工三种不同的工作模式，三种工作模式灵活多样、可自由切换选择，以满足不同工件加工需求；与第二高频变压器相连的功率回路设有两个切换开关，降低了电阻网络的能耗；功率回路点火回路和功率回路的通断时间均可以通过各自MOS管的开关来控制，实现了脉冲宽度、脉冲间隔时间的高频精确控制，克服了传统RC电路晶体管脉冲电源不能精确控制脉宽、低电平大小的缺点。 

作为本发明的优选方案，所述软充电电路由晶闸管和限流电阻并联构成。点火回路或功率回路导通时，首先使晶闸管处于关断状态，导通电流从限流电阻通过对滤波电容充电，当剩余充电电压低于滤波电容击穿电压时，在晶闸管的门极施加正向电压，晶闸管导通，限流电阻被短路，防止滤波电容在较大的充电电流冲击下击穿损坏。 

作为本发明的进一步改进，所述可编程电容网络的输出端还连接有极性切换电路。极性切换电路的设置可满足不同工件加工需求，选择更为多样化，使用范围更灵活。 

作为本发明的优选方案，所述极性切换电路由四个桥式连接的全控型电力电子开关器件构成。全控型电力电子器件具有控制功率小、开关速度快、通态压降低、热稳定性好等优点。 

作为本发明的优选方案，所述电阻网络由若干个阻值不等的电阻并联构成，每个电阻所在支路上均串联有一个第一接触器。当三相桥式整流电路的输出电压相同时，则选择不同的电阻，输出电流不同。