微秒級高頻微細(xì)電解加工脈沖電源研制.pdf

1、電解加工(Electrochemical Machining，ECM)是一種利用金屬工件在電解液中發(fā)生電化學(xué)溶解來實(shí)現(xiàn)材料去除的非接觸式特種加工方法，具有傳統(tǒng)切削加工難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，如工具電極無損耗、不受導(dǎo)電材料性能（硬度、強(qiáng)度、韌性等）的限制、被加工表面無應(yīng)力和熱影n向?qū)拥取Ｑ芯勘砻?，高頻脈沖電解加工可以大大提高成形精度和改善表面質(zhì)量，且脈沖頻率越高，脈沖寬度越窄，加工效果越明顯。
　　本文針對一種新型醫(yī)用針頭小孔電解加工工藝研

2、究，研制了微秒級脈沖電源樣機(jī)。該電源采用直流加斬波輸出的形式，并設(shè)置有快速短路保護(hù)系統(tǒng)。直流穩(wěn)壓模塊由工頻變壓器、帶平衡電抗器雙反星型整流電路和穩(wěn)壓調(diào)壓電路等實(shí)現(xiàn)交流電到直流電的轉(zhuǎn)換，電路結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、可靠性好、且調(diào)壓穩(wěn)壓精度高。
　　斬波器以GB型IGBT模塊為功率開關(guān)器件，其驅(qū)動(dòng)控制由UPD79F9211CPU單片微控制器觸發(fā)脈沖實(shí)現(xiàn)，并通過脈寬調(diào)制技術(shù)對電源輸出波形的頻率與占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，針對IGBT模塊失效形

3、式的分析，設(shè)置有過壓保護(hù)、過流保護(hù)和熱保護(hù)，保證了電源穩(wěn)定、安全、可靠地工作。
　　利用本電源樣機(jī)對針頭小孔電解加工工藝試驗(yàn)進(jìn)行初步探究，并運(yùn)用正交法對影響小孔加工效果的電參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選。以加工時(shí)間為評價(jià)指標(biāo)，較優(yōu)的試驗(yàn)參數(shù)組合為:加工電壓14V、脈沖頻率40kHz，占空比0.5;以小孔長短徑比為評價(jià)指標(biāo)，較優(yōu)的試驗(yàn)組合為:加工電壓12V、脈沖頻率30kHz，占空比0.3。試驗(yàn)結(jié)果表明微秒級脈沖電源可以滿足針頭小孔的加工要求，同時(shí)也