第三講_電火花加工的基本規(guī)律和脈沖電源

1、特種加工第三講 脈沖電源和自動進給系統(tǒng)一、電火花加工用的脈沖電源二、電火花加工的自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)脈沖電源的作用：脈沖電源的作用： 把工頻交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向把工頻交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流，以提供電極放電間隙所需要脈沖電流，以提供電極放電間隙所需要的能量來蝕除金屬。的能量來蝕除金屬。一、脈沖電源的要求及分類一、脈沖電源的要求及分類有較高的加工速度有較高的加工速度工具電極損耗低工具電極損耗低加工過程穩(wěn)定性好加工過程穩(wěn)定性好工藝范圍廣工藝范圍廣電火花加工用的脈沖電源電火花加工用的脈沖電源二、脈沖電源的輸出應(yīng)滿足的條件：二、脈沖電源的輸出應(yīng)滿足的條件：1. 有一定的脈沖放電能量有一

2、定的脈沖放電能量，以使工件金屬氣化。，以使工件金屬氣化。4.必須是必須是短時間的脈沖性放電短時間的脈沖性放電，聚集熱量以提高，聚集熱量以提高成型性和加工精度。成型性和加工精度。2.脈沖波形是單向的脈沖波形是單向的，以便充分利用極性效應(yīng)，提高，以便充分利用極性效應(yīng)，提高加工速度和降低工具電極損耗。加工速度和降低工具電極損耗。 3.脈沖電壓波形的前后沿應(yīng)該陡峭，這樣才能減小電極間隙的變化及油污等對脈沖放電寬度和能量等參數(shù)的影響，使工藝過程穩(wěn)定電火花加工用的脈沖電源5. 脈沖波形的主要參數(shù)脈沖波形的主要參數(shù)(峰值電流、脈沖寬度、脈峰值電流、脈沖寬度、脈沖間歇等沖間歇等)有較寬的調(diào)節(jié)范圍有較寬的調(diào)節(jié)范

3、圍，以滿足粗、中、精，以滿足粗、中、精加工的要求。加工的要求。6. 有適當?shù)拿}沖間隔時間有適當?shù)拿}沖間隔時間，使放電介質(zhì)有足夠時，使放電介質(zhì)有足夠時間消除電離并沖去金屬顆粒，以免引起電弧而燒間消除電離并沖去金屬顆粒，以免引起電弧而燒傷工件。傷工件。三、脈沖電源的分類：三、脈沖電源的分類：1. 非獨立式脈沖電源非獨立式脈沖電源 RC線路脈沖電源線路脈沖電源優(yōu)點：優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低 在小功率時可以獲得很窄的脈寬和很小的單個脈沖在小功率時可以獲得很窄的脈寬和很小的單個脈沖能量。能量。缺點：缺點： 電能利用率低，不超過電能利用率低，不超過36% 生產(chǎn)率低，電容

4、充電時間比放電時間長生產(chǎn)率低，電容充電時間比放電時間長50倍以上倍以上 電源與放電間隙間沒有開關(guān)原件隔離，影響穩(wěn)定性電源與放電間隙間沒有開關(guān)原件隔離，影響穩(wěn)定性電火花加工用的脈沖電源三、脈沖電源的分類：三、脈沖電源的分類：1. 非獨立式脈沖電源非獨立式脈沖電源 RC線路脈沖電源線路脈沖電源電火花加工用的脈沖電源三、脈沖電源的分類：三、脈沖電源的分類：2. 獨立式脈沖電源獨立式脈沖電源 晶體管式脈沖電源晶體管式脈沖電源利用功率晶體管作為開關(guān)原件而獲得單向利用功率晶體管作為開關(guān)原件而獲得單向脈沖脈沖特點：特點：脈沖頻率高，脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)，脈沖波脈沖頻率高，脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)，脈沖波形好，易于實現(xiàn)多

5、回路加工和自適應(yīng)控制形好，易于實現(xiàn)多回路加工和自適應(yīng)控制等自動化要求等自動化要求電火花加工用的脈沖電源三、脈沖電源的分類：三、脈沖電源的分類：3. 派生脈沖電源派生脈沖電源高低壓復(fù)合脈沖電源高低壓復(fù)合脈沖電源電火花加工用的脈沖電源三、脈沖電源的分類：三、脈沖電源的分類：3. 派生脈沖電源派生脈沖電源多回路脈沖電源多回路脈沖電源電火花加工用的脈沖電源三、脈沖電源的分類：三、脈沖電源的分類：3. 派生脈沖電源派生脈沖電源等脈沖電源等脈沖電源電火花加工用的脈沖電源三、脈沖電源的分類：三、脈沖電源的分類：3. 派生脈沖電源派生脈沖電源高頻分組和梳形波脈沖電源高頻分組和梳形波脈沖電源電火花加工用的脈沖電

6、源三、脈沖電源的分類：三、脈沖電源的分類：3. 派生脈沖電源派生脈沖電源 節(jié)能型脈沖電源電火花加工用的脈沖電源自選加工規(guī)準電源和智能化，自適應(yīng)控制電源自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類一、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類1.作用作用維持加工所需的維持加工所需的“平均平均”放電間隙放電間隙 S S , ,保證電火花保證電火花加工正常進行。加工正常進行。放電間隙放電間隙 S S 與蝕除速度之間的關(guān)系？與蝕除速度之間的關(guān)系？為達到最佳放電間隙為達到最佳放電間隙 S S，應(yīng)如何設(shè)定進給調(diào)節(jié)特性，應(yīng)如何設(shè)定進給調(diào)節(jié)特性 ？注意：注意：利用間隙蝕除特性曲線和調(diào)節(jié)特性曲線只能進

7、行靜利用間隙蝕除特性曲線和調(diào)節(jié)特性曲線只能進行靜態(tài)的調(diào)節(jié)特性分析。實際進給系統(tǒng)中電動機、工作臺、工態(tài)的調(diào)節(jié)特性分析。實際進給系統(tǒng)中電動機、工作臺、工件的質(zhì)量，電路中的電容、電感都有慣性、滯后現(xiàn)象，往件的質(zhì)量，電路中的電容、電感都有慣性、滯后現(xiàn)象，往往產(chǎn)生往產(chǎn)生“欠進給欠進給”和和“過進給過進給”，甚至出現(xiàn)主軸，甚至出現(xiàn)主軸“上下振上下振蕩蕩”。自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)2.對自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求對自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求（1）、有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍；）、有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍；（2）、有足夠的靈敏度和快速性；）、有足夠的靈敏度和快速性；（3）、有必要的穩(wěn)定性；）、有必要的穩(wěn)定性；能適應(yīng)加工規(guī)準、加

8、工面積等條件的變化。能適應(yīng)加工規(guī)準、加工面積等條件的變化。能根據(jù)間隙狀態(tài)的微弱信號進行快速調(diào)節(jié)。能根據(jù)間隙狀態(tài)的微弱信號進行快速調(diào)節(jié)。能均勻、穩(wěn)定的進給，避免低速爬行。能均勻、穩(wěn)定的進給，避免低速爬行。3 3. .自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類（按執(zhí)行元件分）自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類（按執(zhí)行元件分）（1 1）電液壓式（噴嘴）電液壓式（噴嘴- -擋板式）；擋板式）；自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)（2 2）步進電動機式；）步進電動機式；（3 3）寬調(diào)速力矩電動機式；）寬調(diào)速力矩電動機式；（4 4）直流伺服電動機式；）直流伺服電動機式；（5 5）交流伺服電動機式；）交流伺服電動機式；（6 6）直線電動機式；）直線電動機式；

9、二、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分：二、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分：自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分：二、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分：自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)測量環(huán)節(jié)測量環(huán)節(jié)測量間隙的大小測量間隙的大小平均間隙電壓法：工具工件極性變換不會影響輸出信號平均間隙電壓法：工具工件極性變換不會影響輸出信號U的極性的極性利用穩(wěn)壓管測量脈沖電壓的峰值信號利用穩(wěn)壓管測量脈沖電壓的峰值信號二、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分：二、自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分：自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)與給定值比較，決定進給速度與給定值比較，決定進給速度放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)給出的信號需要放大后才能驅(qū)

10、動電機比較環(huán)節(jié)給出的信號需要放大后才能驅(qū)動電機執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)，電機執(zhí)行機構(gòu)，電機調(diào)節(jié)對象調(diào)節(jié)對象電極與工件之間的放電間隙電極與工件之間的放電間隙1、測量對象：、測量對象：測量與間隙大小成比例的測量與間隙大小成比例的電信號電信號間接間接 反映反映 放電間隙的大小。放電間隙的大小。自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)測量環(huán)節(jié)2、測量方法：、測量方法：（1）平均間隙電壓法）平均間隙電壓法 （2）峰值電壓檢測法）峰值電壓檢測法 （3）放電率檢測法）放電率檢測法目前平均電壓檢測和間隙放電狀態(tài)檢測同時使用目前平均電壓檢測和間隙放電狀態(tài)檢測同時使用平均電壓檢測用于伺服進給控制平均電壓檢測用于伺服進給控制間隙放電狀態(tài)檢

11、測主要用于對短路和電弧放電的控間隙放電狀態(tài)檢測主要用于對短路和電弧放電的控制及抬刀頻率的自動調(diào)節(jié)制及抬刀頻率的自動調(diào)節(jié)自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)測量環(huán)節(jié)三、電三、電-液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)：液自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)：自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、電四、電-機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)：機械式自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)：低速性能好，可直接帶動滾珠絲杠進退，因而傳動鏈短，低速性能好，可直接帶動滾珠絲杠進退，因而傳動鏈短，靈敏度靈敏度 高，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，慣性小，有利于實現(xiàn)加高，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，慣性小，有利于實現(xiàn)加工過程中的自動控制。工過程中的自動控制。作業(yè)：1、電火花加工的物理本質(zhì)是什么？ 2、什么是極性效應(yīng)，在電火花加工中 如何充分利用極性效應(yīng)？smaxsmin工具二次放電二次放電加工斜度加工斜度電極損耗電極損耗棱角變鈍棱角變鈍 電火花加工時的加工斜度電火花加工時的加工斜度工件工具工件工具 電火花加工時尖角變圓電火花加工時尖角變圓VCARE(a) 原理圖(b) 波形圖uuducE0tRC線路脈沖電