电解加工电源的发展与应用

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1、研躺匀万方数据电解加工电源的发展与应用踩柱春，张永俊，许志永(广东工业大学机电学院，广东广州510006)l前言近年来，电解加工在小型、微型、薄型、整体结构、特銎零{牛攘王领域中发挥出显著揽势，在嚣炎终都褥爨了广泛的应用。其中在阐防工韭，特别是航空、航天推进器制造领域的应用最为广泛。电解加工电源是电解加工的核心部分n]，自20世纪五、六十年代电薅加工波用于工业生产以来，人们一方瓣探索电解瓣工本身的栽律以获褥懿好的加工质量旺⋯，另一方面就是开发新型形式的电源以达到更优的加工效果。电源的波形、电压、稳压精度和短路保护功麓都直接影响电解魏工粥檄溶簿遂禚，获雨影晌电解加工的精

2、度、表耐质量、稳定性和经济性，而且机床和电解液系统的规格都取决于电源的输出电流。因此，为了不鼗改饕穰提褰电辩麴王豹技术穰工艺，了瓣并舔麓灏塑电源尤其重要。本文将从电解加工直流电源、脉冲电源进行介绍，并详细介绍高频、窄脉冲电解加工电源。2电鼹加工直流电源早期的电解加工敷流电源以直流发电机组为主『4l，占地面积大，噪声大，效率低，稳腰差。大功率硅二极管电滚戆窭褒，麦予其霹攥性、稳定魏，效率、凌率莲数较高，因此逐渐取代了直流发电机组，其主要缺点是稳压精度低，在5％左右，短路保护时间长，约25ms，且成本袁。随着电子工韭懿发凝，70年代懿可控砝调压、稳歪静直流电源又逐渐取代了

3、硅整流直流电源r5：，使得电源的稳压精度提高到1％的水平，短路保护时间仅为10ms。但是，直流电源加工过程稳定性差，热工精度也不高。3电解加工脉冲电源(1)电解加工脉冲电源的特点电鳃燕王懿辕；孛电源按波形可分为正弦波躲砖电源，矩形波脉冲电源斧鞋特殊波形电源。试验研究表明，脉冲电源怒提高电解加工精度的最关键途径∞’7。，近年来已成为国内外研究的热点。早期的脉冲寇源主要麓为了解决蘩些特殊孝考瓣电解船工的需要，传统的直流电解加工精度不够高的主鞭原因是其电化学阳极溶解过程的集中蚀除能力较低，散蚀能力过强段及躯工闻鼹镪大。20赣纪9e年健浚寒，嚣肉羚对矩形波脉冲电解加工进行了多

4、方面的试验研究，从不同角度揭示了脉冲电锵加工可以改善间隙的物理、化学特性，对去狳榜耨静鬻缀过程可激掇裹萁溶鬃避覆懿集中继除筏力，对沉积材料的阴极过程则可以提高其散蚀能力(匀度能力)，从而均熊提高加工的精度、表两质量和效率[8，91。嗣瓣，逐褥裹了其提高热王跨度豹慕本怒律：在一定豹频段内，优选的工艺条件下，随频率的提高，脉宽的变窄，其阳极的集中蚀除能力加强，流场改善，稳定的最小热工闻蒎暖撼媛小，从{毳i可以较大婚度的提赢船工精度(图1)，改罄表露质量[婚】。户10kHz产lkHzDC銎l频率对集中蚀狳／鼗缓憩力豹影蟪+基金项目：国家自然科学基金(编号：50475046)

5、、广东省自然科学基金(编号：04009455)蜘嘲：嬲叫1珈7匪羹【匠囵万方数据与开发各国的研究及工艺试验表明，高频、窄脉冲的电源能显著提高加工精度、表面质量和蚀除速度，使电解加工进入到精密加工水平，具有较高的技术经济价值。荷兰Philips公司研制的脉冲电解加工精密电动剃须刀(图2)的全自动流水生产线，以四个工序代替了原用的数十个加工工序，年产量达3千万片。德国Wiba公司，PEM公司均有生产不同类型的脉冲电源及电解加工设备，可加工精密小型零件、薄型型腔、齿轮等。图2ECM的应用(2)电解加工脉冲电源的发展概况最早的脉冲电源是80年代用硅整流二极管或可控硅(SCR)

6、建立的，容量大，电流上万安；但由于频率较低，脉宽较长，只有正弦波类型，导致其加工效果不够理想⋯]。随后GT0(可关断晶闸管)发展到了1×104A，8kV，高频GT0工作频率达到3kHz，在相当范围内取代了SCR[12]。比起SCR电源，GT0斩波脉冲电源的频率显著提高，调节范围增大，稳定性和可靠性都较好，主要用于叶片、模具的加工，工艺试验表明此种电源加工的零件加工精度和表面粗糙度比直流电解加工有很大提高。90年代以来MOS肿、IGBT等功率器件的快速发展[13。给开发高频、窄脉冲、大电流及中小电流、更高频、超短脉冲电源提供了条件。国内相继研制出各种参数的高频、窄脉冲电

7、解加工试验的电源样机。①大中电流、高频、窄脉冲电源现华南理工大学已研制出1000A、2000A的工程化样机Ⅲ·H]，并与机床配套。电解加工的成型精度可达0．05mm，表面粗糙度Ra为0．56一O．66¨m。研制及使用证实：MOSFET斩波脉冲电源是千安级高频、窄脉冲电流电解加工电源的优选方案，能较好的适应、满足小型、中型精密电解成型加工的需要。其主要规格性能如下：额定电流：1型——脉冲输出1000A(峰值)，直流输出1000A，2型——脉冲输出2000A(峰值)，直流输出2000A。最大输出电压：脉冲输出20V(峰值)，直流输出24V。频率可调范围：