[发明专利]一种电容诱导的微细电火花加工脉冲电源

说明书

本发明公开一种电容诱导的微细电火花加工脉冲电源，包括：脉间电容等能量消电离模块、电容诱导高压引燃模块、电压检测模块、非接触式电流检测模块、高压引燃‑脉冲电流选择器、电容诱导微细电火花放电控制模块；电容诱导微细电火花放电控制模块根据加工脉冲信号对脉间电容等能量消电离模块和电容诱导高压引燃模块进行相应控制，实现脉间消电离和脉宽高压引燃过程。本发明将电容诱导式微火花放电过程与高效加工脉冲电源技术相结合，将放电一致性好的等能量模式与具有更高放电频率和加工速度的等脉宽模式相统一。本发明中电容诱导式高效脉冲电源进行微细电火花加工，有效提高放电率、放电一致性和能量利用率，实现短时高电流密度的微火花放电过程。

技术领域

本发明涉及电火花加工技术领域，特别涉及一种电容诱导的微细电火花加工脉冲电源及工作方法。

背景技术

随着性能优异的金属合金材料的不断涌现，精密微小型金属合金零部件在高端装备中被广泛应用。在这些装备中，具有特定形状和尺寸的微结构(微细孔及微三维结构)零部件，直接决定整个装备的品质，这些微结构的特征尺寸一般为数十至数百微米，如高端柴油发动机喷油嘴、化纤喷丝板、打印机喷墨头等上的微喷孔、微型散热器、细胞过滤器和生物芯片微模具等。因此，针对高性能合金材料的微细加工，是现代制造领域中的一个重要发展方向。

微细电火花加工(Micro Electrical Discharge Machining,EDM)作为一种低加工成本、易于实现的特种电加工技术，在微细加工中具有独特的工艺优势：无宏观机械切削力的非接触加工方式，使用低硬度工具电极可加工高硬度工件；可加工各种金属、合金等导电材料，以及硅等半导体材料，甚至陶瓷材料和烧结金刚石材料等。只需通过调节脉冲电源放电能量和极间加工间隙，即可实现粗加工、半精加工和精加工，保证加工效率的同时获得较高的加工精度。因此，微细电火花加工技术已成为特种加工领域中的常用有效加工方法之一，针对具有微结构零部件的高精度、高效率加工具有明显优势。且以短时高电流密度微火花放电，作用时间极短，以气化蚀除加工为主，可以减小变质层厚度，改善表面质量，减小内应力，避免微裂纹产生，不仅提高加工效率，而且改善表面加工质量。

微细电火花加工中，由于放电面积微小、放电率较低、放电状态不易稳定、电极损耗较快等问题，使加工效率和表面质量降低。而脉冲电源技术是电火花加工中的核心技术之一，其性能直接影响机床的加工效率、加工质量和加工稳定性。传统的脉冲电源技术较为成熟，广泛应用于国内电火花机床，但应用于微结构加工时，其脉冲放电率和加工精度降低、表面粗糙度变差。如何提高放电率和放电一致性，仍为当前所要解决的重要问题之一。

当前电火花放电加工研究中，大部分关注从极间介质被电离、雪崩击穿、放电通道形成、材料抛出蚀除及消电离等整个状态，从而分析脉冲电源作用下，使通道间的离子做定向运动，电能转化成动能，动能通过碰撞转化为热能，于是通道两端正、负电极表面产生高温，使得金属材料熔化至沸腾而被气化抛出。在此过程中，只关注了电能转化为动能等问题，忽略了由瞬态电场能量密度变化而引起的电磁场能量对放电过程的影响作用，特别是对极间介质被电离和击穿过程的影响。高压引燃方式一定程度的提高了放电率，但施加的引燃能量和放电延时不可控，且大多情况下放电延时较长，占据了脉冲时间的约40～50％，导致放电率较低和放电不均匀，这也是目前微细电火花加工中存在的普遍问题。

因此，如何保证高放电率、高放电一致性、短放电延时和短时高电流密度的微火花放电，是微细电火花加工脉冲电源设计中，仍需亟待解决的关键技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述至少一个技术问题，本发明提供了一种电容诱导的微细电火花加工脉冲电源及工作方法。

本发明的一个实施例提供一种电容诱导的微细电火花加工脉冲电源，包括：

脉间电容等能量消电离模块(1)、电容诱导高压引燃模块(2)、电压检测模块(3)、非接触式电流检测模块(4)、高压引燃-脉冲电流选择器(5)和电容诱导微细电火花放电控制模块(6)；