单脉冲电火花加工电源设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com机械工程与自动化NO．1第1期(总第152期)2OO9年2月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MAT10NFeb．文章编号：1672—6413(20()9)O1一Ol48一O3单脉冲电火花加工电源的设计叶明国，杨胜强，曹明让，王燕青，马丽华(太原理工大学，山西太原03OO24)摘要：单脉冲放电对电火花放电加工机理的研究具有重要的意义，通过对单脉冲放电凹坑的研究可以定性或是定量地分析蚀除率、表面粗糙度与电参数的关系。适合于课题研究目的的单脉冲放电电源是对单脉冲电火花加工机理深入分析的关键，详细地介绍了一种实验室单脉冲

2、电源的制作方法。关键词：电火花加工；单脉冲电源；单片机中图分类号：TG66文献标识码：B0引言要求：①脉冲电压的上升沿和下降沿波形要陡；②脉电火花放电时，电极表面的材料究竟是怎样被蚀冲的主要参数在很大范围内可调且控制精度高；③脉除下来的，这一微观过程的物理本质即是所谓电火花冲电源要工作稳定可靠，元器件性价比要高，制作简加工的机理。在实际加工过程中，电火花小孔加工是单，体积要小。基于上述原因确定的单脉冲电源的设在连续脉冲放电条件下进行的。连续脉冲放电加工是计方案见图1。一个非常复杂的物理过程，很难确定各个因素对放电的具体影响，而单脉冲放电可以很好地用来分析各个参数对放电

3、过程的影响。研究单脉冲放电加工是研究电火花放电加工机理的基础，通过对单脉冲放电凹坑的微观因素的研究，我们可以更好地认识在连续脉冲下电火花的加工机理口]。但是进行单脉冲放电的研究必须要有满足实验目的的单脉冲放电电源。此文将详细介绍一种用于放电加工机理研究的单脉冲电源制作方法。图1单脉冲电源的设计方案1单脉冲电火花加工电源的电路设计1．2控制脉冲信号电路及抗干扰设计1．1单脉冲电火花加工电源的设计方案采用以PIc16F877单片机为核心的电路来产生晶体管脉冲电源自发明以来，因电极损耗低、生产脉冲信号。PIc16F877内采用了哈佛总线结构，即在芯率高、工作稳定性好和加工质

4、量高等优点而一直被广泛片内部将数据总线和指令总线分离，能使脉冲参数在应用。它是利用功率晶体管作为开关元件而获得的单向很大的s范围内变化。它的指令具有单字节、单周期脉冲，并且具有脉冲频率高、脉冲参数容易调节、脉冲的特点，有利于提高cPU执行指令的速度，且内置高波形好以及自适应控制等优点]。在脉冲波形上人们也速振荡电路，使得晶振最高可达20MHz，是典型的供相继应用了矩形波、阶梯波、三角波以及梯形波等，各实验使用的芯片。种波型虽然各有优点，但矩形波脉冲电源因其波形稳PIc16F877及光耦电路见图2。其工作原理如下：定、易控、易实现且生产率较高而被广泛采用。在各个电子元件

5、处于正常工作状态且外接火花放电电在电火花加工中，脉冲参数与单脉冲放电能量有压时，若PIC处于复位状态，按一下Sw1开关，单脉密切的关系。单个脉冲的能量若达到1OJ就可加工冲电源就会输出一个放电脉冲。若要输出下一个，则出直径O．001mm的超微孔。脉冲参数的精确控制和需按Sw1使PIC复位后，再按sw1即可。本设计可脉冲放电能量的利用效率对单脉冲放电实验的工艺指以产生多种不同的脉宽，它是通过拨码开关来选择的，标有直接的影响。所以单脉冲电源设计需要满足以下最多可达32种。收稿日期：2oo8一O6一O5；修回日期：2【)(】8一O9—27作者简介：叶明国(1979)，男，山

6、东烟台人，在读硕士研究生．研究方向：表面光整加工技术。学兔兔www.xuetutu.com2OO9年第1期叶明国，等：单脉冲电火花加工电源的设计·149·PIC16F877中有一个内置的CCP模块，该模块包现各种脉宽输出。含一个16位寄存器，这个寄存器可以作为PwM主／为了避免在实验过程中受到外界条件和元器件本从工作周期寄存器，在PwM工作方式下，cCPx引脚身的干扰，在控制信号和驱动放大之间加入6N137光可以产生高达1O位分辨率的精确脉宽调制输出I3]。在电耦合器。光电耦合器的输入端必须与工作电压完全实验过程中，若时问精度要求不严格或不考虑占空比，隔离。为了尽可能

7、节省电源，采用一个三端稳压器则可由图2的XT5中接RC6端子输出单脉冲；若需IM78O5把15V电压稳定降压在5V供给光电耦合精确控制时间或考虑占空比，则可采用接CCPx引脚器。I1端15V电压串联上拉电阻，保证光电耦合器输输出，由PwM加上内部时间寄存器可精确灵活地实出端为高电平j。图2PIC16F877及光耦工作电路1．3功率驱动放大开关电路设计管IRFP25ON，此管最高电流可达3oA，能充分保证电由PIC产生单脉冲后，经过功率放大后驱动场效路电流的需要。功率驱动选择M0SFET专用驱动芯片应管的导通与截止来控制电火花加工电源的接通与断TPS2