高效节能电火花铣削脉冲电源及工艺研究

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1、硕士学位论文高效节能电火花铣削脉冲电源及工艺研究RESEARCHONHIGHEFFICIENT&ENERGYSAVINGEDM-MILLINGPULSEPOWERSUPPLYANDRELATEDPROCESS吕宏伟哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TG661学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文高效节能电火花铣削脉冲电源及工艺研究硕士研究生：吕宏伟导师：狄士春教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:TG661U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHIGHEFFICIENT&ENERGYSAVINGEDM-MILLINGPULSEPOWERSUPPLYANDRELATEDPROCESSCandidate：LvHongweiSupervisor：Prof.DiShichunAcA/DemicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalManufa

3、cturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要进入21世纪以来，特种加工技术得到了飞速的发展，如何提高加工效率、降低电极损耗率一直是世界各国高度重视的特种加工领域内的关键技术问题。电火花铣削作为特种加工领域的重要组成部分，具有电火花加工和铣削加工的双重优点

4、，能够实现更高的加工效率以及低的电极损耗率，在航空航天、船舶、汽车制造、医疗器械、电子仪器、核工业等领域有着重要应用价值。本文研究了电火花铣削的加工放电过程、材料蚀除机理、优缺点以及应用场合，确定了该高效节能电火花铣削脉冲电源的脉冲放电方式，针对传统电火花脉冲电源能量消耗严重的问题进行了理论分析，采取了利用电感取代限流电阻、运用PWM调节电流的新型节能方案，并从理论上对其节能效果进行了验证。提出了一路高压、三路低压的主回路拓扑结构，利用对斩波电路的脉宽调制方法实现了高压脉冲电源开路电压250V~300V可调，低压脉冲电源开路

5、电压35~120V可调，利用ARM处理器和现场可编程门阵列FPGA为核心的控制器产生一系列具有可变时序逻辑的脉冲信号驱动高速开关器件的原理设计了一种大功率、低能耗、控制精度高、稳定性好的电火花铣削脉冲电源。结合数字平均脉宽电压检测法对高低压脉冲电源的开路电压进行闭环控制，并对极间放电状态进行实时监控。分别采用单因素法和二阶通用旋转组合法并结合本文研制的高效节能电火花铣削脉冲电源进行了相关工艺研究和实验，试验和研究结果表明：在试验范围内，脉宽和电流对加工效率的影响更为显著，脉间对电极损耗率的影响更为显著，通过高频闭环PWM调制

6、实现了主回路加工电流100A~600A精确可调，在相同电参数下，电火花铣削的加工效率以及电极损耗率都远远优于电火花成形加工，并且用电感取代限流电阻确实大大提高了电能利用率，达到了69.5%左右。验证了该高效节能电火花铣削脉冲电源的可行性以及各项性能指标。关键词：电火花铣削；脉冲电源；加工效率；节能-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSincethe21stcentury,specialprocessingtechnologyhasbeendevelopedrapidly.Howtoimprovethemach

7、iningefficiencyandlowertheelectrodelossratehavealwaysbeenthekeytechnicalproblemsinthefieldofspecialprocessingaroundtheworld.EDMmilling,astheimportantpartinthefieldofspecialprocessing,hasthedualadvantagesofEDMandmilling,andcanachievehighermachiningefficiencyandlower

8、electrodelossrate.Ithasimportantapplicationvaluesintheaerospace,shipbuilding,automobilemanufacturing,medicalequipment,electronicequipment,nuclear