高速钢刀具电解强化电源设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com第3期(总第154期)机械工程与自动化N0．32oO9年6月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MATIONIn．文章编号：】672—64l3(2o09)O3一O1c15一O3高速钢刀具电解强化电源的设计周晓艳，闰献国(太原科技大学，山西太原O3OO24)摘要：采用理论研究设计和软件电路仿真的方式，设计了一种电路简单、低成本、高频脉冲、大电流容量的高速钢刀具电解强化电源。给出了电解强化电源的基本构成框图，详细介绍了各部分的设计原理，最后论述了电源的安全问题。关键词：高速钢电解强化电源；高频脉冲；大电流

2、中图分类号：TM9l9：TF763．3文献标识码：BO引言本构成框图见图1。高速钢由于具有极高的硬度、热稳定性和热硬性．已大量应用于制造各种切削加工工具。高速工具钢在切削过程中，刀刃本身不仅要承受弯曲、扭转、剪切应力和冲击、振动负荷，同时还要受到工件和切屑的强烈摩擦作用，导致刀具在使用过程中经常出现磨损、卷刃、崩刃或折断等现象，缩短了刀具的使用寿命，降低了生产效率．同时增加了生产成本。因此，提高刀具的使用寿命至关重要，应用电解强化对金属刀具进行加工是一种新的尝试。人们通过大量的试验和研究发现．采用脉冲电解加工的效果好于一般直流电解加工。并在实践中，证图

3、1电源基本构成框图实了应用高频脉冲电源进行电解加工的可行性和优越1．1直流电源部分性。而当前所采用电解加工的脉冲电源一般为直流电源部分分主电路直流电源和脉冲驱动直流1。OHz～20kHz，电流一般为lO0A以下，且成本高、供电部分。主电路直流电源和脉冲直流供电部分一样笨重．不易于搬运。本文给出的电源设计方案在保证均采用传统的直流电源组成原理，先将市电变压，后电源功能及使用可靠性的前提下．电路尽可能简单化，经整流滤波得到所需的直流电。目前市场上的高频开并实现电源输出脉冲在1ooHz～4OkHz范围内可调，关电源多是采用先变频后变压．但是由于该电源的频电流

4、从OA～2OOA范围可凋，电压在5V～25V范围率范围可从1OOHz到几十kHz或更高．其频率最低内可调。只有10OHz。因此主电路直流电源不宜采用高频变压l电源的基本设计原理器。因为在低频时效率会很低，变压器就要求很大，从该电解强化电源实质上是在直流电源的基础上加而使整个电源体积庞大，成本增加，所以宜采用先变上一个开关器件组成，直流电经开关器件的斩波，形压后变频的方式，将变压器放在整个电源电路的最前成输出单向高频脉冲直流电。对高速钢刀具电解强化面。为实现电压的连续可调，可采用调压器与变压器电源有以下几个要求：①电源电压、电流在大范围内的初级线圈并联的

5、方式，只要旋转调压器的手柄，即可调；②输出频率从1OOHz～40kHz或更高范围可可改变变压器的初级电压，从而实现输出电压的连续调、占空比能在大范围内可调的矩形波。该电源的基可调。而脉冲驱动的直流供电部分，以驱动芯片收稿E{期：2o08一l0一O6；修回【{期：2oO8—12～26作者简介：周晓艳(1984一)．女．浙江武义人．在读硕士研究生．主要研究方向：计算机集成制造技术。学兔兔www.xuetutu.com·146·机械工程与自动化2【)【】9年第3期EXB811和脉冲发生555时基电路组成的直流供电电特性．可采用TTI门极直接驱动和隔离驱动。隔

6、离驱路为例。将市电变压滤波后采用三端7815稳压器即可动具有传输速度快、强弱电隔离的功能，但一般制作得到所需的直流电压。工艺复杂。由于IGBT的驱动电路应具有很强的抗于1．2斩波器件扰能力，并应具备对1GBT的保护功能．因此我们一般斩波器件是电源中实现直流与高频脉冲转化的核采用内置保护电路的专用集成驱动电路。日本的富士心部分。经变压、整流、滤波后的稳定直流电直接加公司专为驱动IGBT而没计的集成驱动芯片EXB841在开关器件上，通过脉冲驱动电路控制开关器件的通具有单电源、正负偏压、过流检测、保护、软关断等断，从而实现对直流电的斩波。为实现电源的大容量．

7、主要特性．当1OV～l5V的正向触发控制脉冲电压施采用大功率、大容量的开关器件是关键，而目前广泛加于EXB841的信号输入端时，在IGBT的门源极两使用的新型器件绝缘栅双极型晶体管(功率I(BT)是端产生约16V的IGBT开通电压；当触发控制脉冲电我们的首选。这种器件的特点是集M()SFET与GTR压撤消时，在门源极两端产生约一5．1V的I(BT关断的优点于一身，其输入阻抗高．速度快。热稳定性好，电压。但EXB841的存在会导致IGBT的误导通或误电流容量大。它的电流密度比M()SFET大，芯片面积关断以及电源在极小电流时的虚假过流保护误动作等只有M(

8、)SFET的4O。根据电源输出电压和电流以问题，为此人们已经研究没汁EXB841的优化驱动及频