基于cpld钛合金电火花加工脉冲电源研究

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1、设计·研究《电加工与模具》2011年第4期基于CPLD的钛合金电火花加工脉冲电源的研究郭永丰，葛任鹏，唐霖，侯朋举(哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：设计一种以CPLD作为脉冲发生器的电火花加工脉冲电源。利用CPLD产生两种模式脉冲波形，即等电流脉宽模式和等电压脉宽模式，设计了脉冲发生单元和功率转换电路，并用该脉冲电源对钛合金进行加工试验。通过对比两种脉冲模式加工钛合金的效率，发现等电流脉宽模式加工钛合金效率较高。关键词：CPLD；脉冲电源；钛合金；等电流脉宽模式中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009—279X(2011)04—0001—04R

2、esearchofEDMPulsePowerSupplyforMachiningTitaniumAlloysbasedOilCPLDGuoYongfeng，GeRenpeng，TangLin，HouPengju(HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：OnekindofpulsepowersupplywhichusesCPLDaspulsegeneratorinEDMisde—signed．BytwomodesofpulsewavefromCPLD，i．e．theequalcurrentpulsewidthmode

3、andtheequalvoltagepulsewidthmodelarerealized．Thedesignofpulsegeneratorunitandthepowerconvert—ercircuitareanalyzed，andexperimentsofmachiningtitaniumalloywerecarriedoutbythissupply．Comparingtwopulsemodesinmachiningtitaniumalloyindicatethattheefficiencyinequalcurrentpulsewidthmodeishigher．Keywords：

4、CPLD；pursepowersupply；titaniumalloy；equalcurrentpulsewidthmode钛合金具有密度小、强度高、耐蚀性强、热强度管作为开关元件的脉冲电源，研究等电压脉宽模式高、耐冲击、不生锈等特点，在飞机、导弹、轮船、汽和等电流脉宽模式对钛合金电火花加工效率的影车、石油、化工、生物医学等领域被广泛应用』。响。在航空航天方面，飞机和导弹的速度已远远超过音l脉冲电源总体设计速，以前使用铝合金的地方，已不大适应耐热性的要求，所以采用密度小、耐热性和持久强度高的钛合金脉冲电源的总体结构见图1，主要由主振模块、来代替。钛合金对于机械加工来说属于难切削材驱动模

5、块、功率转换模块、主电源模块和检测模块组料，又由于传统的机械加工方法在加工复杂形状的成。主振模块由单片机及其外围电路和CPLD及其工件时具有局限性，而电火花加工是利用两极间的外围电路构成。单片机用于从上位机接收数据，将放电来蚀除金属的，属于非接触加工，在加工复杂形数据进行转化处理，最终发送给脉冲发生单元状工件时具有优势，因此研究钛合金的电火花加工CPLD；而CPLD用于根据接收到的数据输出相应的具有重要意义。脉冲波形。驱动模块由光电隔离电路和驱动放大电本文从脉冲电源角度出发，设计了基于CPLD路组成，用于信号的隔离和放大。功率转换模块用(复杂可编程逻辑器件)的脉冲发生器，并以场效应于将

6、直流电压转换成矩形脉冲。主电源模块用于为其他模块提供直流电。检测模块主要用于实现等电收稿日期：2011—04—2O流脉宽模式下的击穿时刻、短路及电弧检测。第一作者简介：郭永丰，男，1963年生，教授。一1一《电加工与模具》2011年第4期设计·研究值，脉冲发生器用来产生等电压脉宽波形，等电流脉宽计数器用来对等电流脉宽进行计时，模式选择器用来实现等电流脉宽模式和等电压脉宽模式的切换。START的下降沿会触发等电流脉宽计数器开始计时，它通过KEEP端发送信号使脉冲发生单元保持输出不变，计时结束时可通过CLEAR端将脉图1脉冲电源总体结构框图冲发生单元输出清零。若此时模式选择器控制端CON为

7、1，则模式选2脉冲发生单元设计择器将允许KEEP和CLEAR信号通过，即为等电2．1等电流脉宽波形分析流脉宽模式；若此时模式选择器控制端CON为0，等电流脉宽模式，即放电脉冲的电流脉宽相等。则模式选择器将KEEP和CLEAR信号屏蔽，即为为了实现电流脉宽相等，首先需对放电击穿时刻进等电压脉宽模式。行检测。在间隙未被击穿前脉冲电源输出高电平；利用QuartersⅡ软件自带的仿真功能对所设一旦间隙被击穿(电压下降或电流上升)，则开始计计的程序进行仿