微细电解加工窄脉宽脉冲电源的设计与实现

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1、摘要微细电解加工是微细加工领域的一个重要研究方向，已经得到世界上许多国家的高度重视。应用于微细电解加工的脉冲电源是微细加工系统的重要组成部分，脉冲电源性能指标的好坏将直接影响微细电解加工工艺指标的优劣，因此研制出满足微细加工要求的脉冲电源具有重要的意义。国内外的大量研究实验表明：应用单个脉冲能量可控的高频窄脉宽脉冲电源是实现微米级的电化学加工精度的最有效途径之一。本文首先从微细电解加工脉冲电源的基本原理出发，对影响微细电解加工精度的脉冲电源指标参数和影响实现窄脉宽的技术因数进行理论分析和讨论，为窄脉宽的脉冲电源设计奠定理论基础。针对微细电解加工

2、对脉冲电源的技术指标要求，给出了微细电解加工窄脉宽脉冲电源的硬件设计方案。以单片机和CPLD作为微控制器的核心，利用模块化的方法对放电主回路、控制回路和反馈控制回路进行了系统的设计。同时，运用ModelSimSE对高频脉冲产生单元各子模块进行了全面的仿真，验证了脉冲电源设计方案的可行性。以构建的窄脉宽脉冲电源的硬件系统为平台，基于微细电解加工的基本需求，完成了上位机操作界面和窄脉宽脉冲电源软件系统的设计，实现了数据通讯、一定范围内脉冲电源技术参数和加工参数的在线设定及放电间隙检测等控制任务。最后，应用本文设计的窄脉宽脉冲电源在不同的脉宽下，在微

3、细加工装置上对镍片进行微细孔加工对比实验，并对脉冲电源关键模块输出的脉冲波形进行观察和分析。加工实验结果表明：加工出来的微细孔表面精度良好；且脉冲电源满足预期设计的窄脉宽要求。关键词：微细电解加工，脉冲电源，窄脉宽ABSRTACTMicroelectro．chemicalmachining(Micro—ECM)iSoneofthemostimportantresearchareainMinutenessProcessingfield，ithasbeenachievedmuchattentionaroundtheworld．Pulsepowers

4、upplywhichiSappliedinthemicroelectro．chemicalmachiningfieldiSallimportantpartofmicro—machiningsystem．itsperformancehasgreatlYinfluenceonthetechnicindexofmicro．ECM．Thus．itisgreatlysignificanttoresearchthepulsepowersupplywhichshouldbemetthemicro．machiningrequirements．Manyresea

5、rchexperiencesinhomeandabroadshowthatthecontrollablesinglepulseenergyandhighfrequencynarrow-widthpulsepowersupplyisoneoftheeffectivewaytoachievethemicron．1evelelectrochemicalmachiningprecision．A1lofthesewouldbethebasetheoryofdevelopingthenarrowwidthpulsepowersupply．Firstly,t

6、hebasicprincipleofmicroelectro—chemicalmachiningpulsepowersupplyisintroduced．Pulsepowerparametersaffectedtheprecisionofmicroelectro．chemicalmachiningandthepossibilityaffectedtheachievementofnarrowpulsewidtharetheoreticallyanalyzedanddiscussed．Baseonthetechnicalrequirementsof

7、themicroelectro．chemicalmachiningpulsepowersupply,thehardwaredesignschemefornarrowwidthpulsepowerisputforward．ThepulsepowersupplycontrolunitiSbasedontheMCUandCPLD．andmaindischargecircuit,controlloopandfeedbackcontrollooparedesignedbymoduleways．Atthesametime，allthesub．moduleo

8、fhi2IlfrequencypulsegeneratorunitsarefullysimulatedbytheModelSimeSE，andthes