微细电解加工脉冲电源的研制

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1、《电加工与模具》*##,年第"期工艺·装备微细电解加工脉冲电源的研制李小海赵万生王振龙（哈尔滨工业大学特种加工与机电控制研究所，黑龙江哈尔滨!"###!）摘要：基于微细电解加工的特点，研制了一套高频、窄脉宽脉冲电源。该脉冲电源能大幅度减小加工间隙，从而使工件获得较好的形状精度和尺寸精度，并提高了加工更小尺寸工件的能力。详细介绍了脉冲电源的硬件结构和工作原理。通过该电源进行的加工实验，取得了很好的工艺效果。关键词：电解加工；微细加工；脉冲电源近年来，随着机械、电子设备不断地向小型化、的重要因素之一。如果加工间隙能大幅度减小，加微型化方

2、向发展，具有优良性能的金属微细加工工精度就会显著提高。由法拉第定律和欧姆定律，（微、纳米级尺寸）的加工方法，越来越引起人们的关导出电解加工中平均加工间隙!：#注。传统切削加工方法很难胜任微细加工（特别是!#0"#$!"（%-!%）／（$#）（!）对一些极限作业环境下所要求的高强度、高韧性、高式中："为电化学当量；#为脉冲电源占空比系数；$耐磨、耐高温、耐冲击、抗疲劳等性能的合金材料）。为电流效率；"为电解液的电导率；%为加工电!在微细特种加工方法中，电火花加工、激光束加工和压；!%为电极电位差；$为微电极进给速度；为阳#集中离子束加

3、工等虽然都具有很好的微细加工能极被溶解的金属密度。力，但微细电火花加工在加工过程中有工具损耗和从式（!）可知，降低加工间隙的途径有：降低加热影响层，激光束加工在加工过程中也会产生热影工电压；降低电解液浓度；使用高频、窄脉宽脉冲电响层，且激光束加工和集中离子束加工因其设备昂源。贵和加工成本高而无法广泛应用。使用高频、窄脉宽脉冲电源是使以离子状态蚀电解加工以其加工效率高、工具无损耗、加工后除材料的电解加工工艺成为微细加工手段的重要条工件表面无热影响层、结构表面光滑、无内应力、无件。从加工机理上讲，高频、窄脉宽脉冲电源在电解裂纹、加工不受

4、材料硬度的限制等优点，在航空航天加工过程中会使加工间隙中出现特殊的物理、化学发动机零件加工领域中得到极为快速的发展。一般特性，其电流能导致集中蚀除能力的加强和散蚀能认为，电解加工存在着杂散腐蚀，有较大的加工间力的减弱，这就使得电解加工在尺寸精度、形状精隙，因此形状精度和尺寸精度较差，使其很难胜任度、表面质量、加工效率、加工过程稳定性方面有很微、纳米加工的要求。但从加工机理上讲，电解加工大的提高。通过合理调整脉宽和脉间，在很短的脉是以离子状态进行的，并具有诸多独特的优点，所以冲加工时间内反应产物就很少，使极间电解液在脉可以应用于微细加

5、工领域。随着电化学理论的不断冲间歇时间内极易得到更新和恢复，从而使加工精完善、微细加工技术的发展和高频、窄脉宽脉冲电源度和加工更小尺寸工件的能力有很大的提高。日本在电解加工中的使用，加工间隙大大减小并加强了学者123456783从减小间隙入手进行电解微细加工集中蚀除能力，使微细电解加工技术在微细加工领实验，通过采用脉冲电源、降低加工电压和降低电解域已成为很有发展前景的重要技术之一。液浓度，成功地将加工间隙控制在!#以下。"6!微细电解加工的工艺特点*微细电解加工高频、窄脉宽脉冲电源的设计采用较大的加工间隙是电解加工精度受到限制由于是

6、应用于微细电解加工的高频、窄脉宽脉冲电源，因此，对其电源的频率、脉宽和加工电压等基金项目：哈尔滨工业大学交叉学科基金研究项目（$%&’()*##!’#+）收稿日期：*##,-#"-!+输出特性提出了特殊的要求。一方面由于加工工件第一作者简介：李小海，男，!./#年生，博士研究生。的微小化，使电源的功率范围较普通电解加工电源—"+—工艺·装备《电加工与模具》.**1年第)期小很多，因此加工电源将进一步小型化；另一方面由成完整的脉冲电源系统。于微细电解加工在加工精度和加工表面质量方面较!!!加工电压调节单元普通电解加工有更高的要求，电源

7、应具有更宽的频在加工时，由于不同的加工材料、工件尺寸和精率调节范围、更精确的可调电压以及方便地产生不度要求等因素，所需的加工电压也不同，这就要求电同脉宽和占空比的脉冲波形。压调节单元能进行连续调压，来满足各种不同的加!!"脉冲电源结构与功放工需要。本电源采用一个连续可调的自耦变压器，根据微细电解加工的特点，所设计的微细电解接..*:单相交流电进行调压输出低压交流电，再加工电源，将脉冲信号发生、功率放大与加工状态经过全桥整流和滤波后，就可得到不同的工作电压。（加工电流和加工电压）的检测集成于一体，为实现微细电解脉冲电源的工作电压范围是

8、*!"*:，其加工过程的自动化控制提供了便利条件。图"是微间加工电压连续可调。通过加工电压调节单细电解加工脉冲电源结构组成及原理图。元输出的直流加工电压，直接加在+-#234管,7208*上，不加限流电阻，可通过调整自耦变压器精确控制