專利名稱：用于電火花加工的高頻脈沖電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電火花加工的脈沖電源。
背景技術(shù)：
電火花加工通常采用由開關(guān)器件和直流電源所組成的高頻脈沖開關(guān)電源，通過開關(guān)器件高頻導(dǎo)通和關(guān)斷，在工作電極和被加工金屬材料之間產(chǎn)生放電火花，從而一點(diǎn)點(diǎn)完成被加工金屬材料的成形工作。通常使用的電火花加工電源如圖1所示，在工作中用周期性的連續(xù)方波控制功率開關(guān)管S1、S2、S3和S4，當(dāng)功率開關(guān)管S1、S4導(dǎo)通時(shí)，S3、S2必須截止，當(dāng)功率開關(guān)管S3、S2導(dǎo)通時(shí)，S1、S4必須截止，從而在高頻變壓器B副邊輸出交流脈沖電壓，通過兩個(gè)二極管的整流，高頻脈沖電壓施加到負(fù)載F上，輸出如圖2所示的脈沖電壓波形。但是該電源存在以下缺點(diǎn)，即后一組功率開關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)刻，前一組功率開關(guān)管必須已經(jīng)可靠地關(guān)斷，這樣才不會(huì)發(fā)生橋臂直通(即流出S3的電流直接流入S4，或流出S1的電流直接流入S2)，進(jìn)而燒毀功率開關(guān)管的情況，為了保證不發(fā)生橋臂直通，就得給兩組功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻和導(dǎo)通時(shí)刻之間留有充裕的時(shí)間，這導(dǎo)致輸出到負(fù)載的單個(gè)脈沖的間隔時(shí)間較寬，負(fù)載回路中必須串聯(lián)電感Lg來平滑脈沖間隔，輸出的脈沖波形有畸變，Lg降低了回路中的功率因數(shù)，電火花加工的功率較低，難以實(shí)現(xiàn)精加工，難以加工熔點(diǎn)高以及散熱快的金屬工件。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于電火花加工的高頻脈沖電源，以克服現(xiàn)有的電火花加工電源輸出到負(fù)載的單個(gè)脈沖的間隔時(shí)間較寬，電火花加工的功率較低，難以實(shí)現(xiàn)精加工，難以加工熔點(diǎn)高以及散熱快的金屬工件的缺陷。它包括脈沖產(chǎn)生及分配電路1、可調(diào)壓直流電源E、一號(hào)功率開關(guān)管K1、二號(hào)功率開關(guān)管K2、三號(hào)功率開關(guān)管K3、四號(hào)功率開關(guān)管K4、一號(hào)二極管D1、二號(hào)二極管D2、三號(hào)二極管D3、四號(hào)二極管D4、五號(hào)二極管D5、六號(hào)二極管D6、七號(hào)二極管D7、八號(hào)二極管D8、一號(hào)線圈L1、二號(hào)線圈L2、三號(hào)線圈L3和高頻磁芯T，一號(hào)線圈L1、二號(hào)線圈L2、三號(hào)線圈L3都繞在高頻磁芯T上，脈沖產(chǎn)生及分配電路1的四個(gè)輸出端分別連接一號(hào)功率開關(guān)管K1、二號(hào)功率開關(guān)管K2、三號(hào)功率開關(guān)管K3和四號(hào)功率開關(guān)管K4的控制極，可調(diào)壓直流電源E的正極輸出端連接一號(hào)功率開關(guān)管K1的集電極、一號(hào)二極管D1的負(fù)極、二號(hào)二極管D2的負(fù)極和三號(hào)功率開關(guān)管K3的集電極，一號(hào)功率開關(guān)管K1的發(fā)射極連接三號(hào)二極管D3的負(fù)極和一號(hào)線圈L1的同名端，一號(hào)線圈L1的非同名端連一號(hào)二極管D1的正極和二號(hào)功率開關(guān)管K2的集電極，三號(hào)功率開關(guān)管K3的發(fā)射極連二號(hào)線圈L2的非同名端和四號(hào)二極管D4的負(fù)極，二號(hào)線圈L2的同名端連二號(hào)二極管D2的正極和四號(hào)功率開關(guān)管K4的集電極，四號(hào)功率開關(guān)管K4的發(fā)射極連接四號(hào)二極管D4的正極、三號(hào)二極管D3的正極、二號(hào)功率開關(guān)管K2的發(fā)射極和可調(diào)壓直流電源E的負(fù)極輸出端，三號(hào)線圈L3的一端連五號(hào)二極管D5的正極和六號(hào)二極管D6的負(fù)極，五號(hào)二極管D5的的負(fù)極連七號(hào)二極管D7的負(fù)極和正極輸出接點(diǎn)A，七號(hào)二極管D7的正極連八號(hào)二極管D8的負(fù)極和三號(hào)線圈L3的另一端，八號(hào)二極管D8的正極連六號(hào)二極管D6的正極和負(fù)極輸出接點(diǎn)H。
本實(shí)用新型的電源工作時(shí)，把正極輸出接點(diǎn)A和負(fù)極輸出接點(diǎn)H分別連接在電火花加工的工作電極2和被加工工件3上(根據(jù)具體工作情況也可以正極輸出接點(diǎn)A和負(fù)極輸出接點(diǎn)H分別連接被加工工件3和工作電極2)，K1和K2為一組，K3和K4為另一組，兩組功率開關(guān)管輪流導(dǎo)通，從而在L3上輸出一個(gè)交變脈沖電壓，D5、D6、D7和D8構(gòu)成橋式整流，在正極輸出接點(diǎn)A和負(fù)極輸出接點(diǎn)H之間輸出高頻脈沖電壓。由于K1與K2之間和K3與K4之間分別連接有L1和L2，因此不可能發(fā)生橋臂直通的情況，因此不需要在兩組功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻和導(dǎo)通時(shí)刻之間留有時(shí)間間隔，輸出到負(fù)載的單個(gè)脈沖間隔時(shí)間非常窄，電火花加工的功率高，非常適合加工熔點(diǎn)高以及散熱快的金屬材料，如硬質(zhì)合金、碳化鎢等。本實(shí)用新型的電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，具有較大的推廣價(jià)值。


圖1是現(xiàn)有電火花加工電源的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1中電火花加工電源輸出的高頻電壓脈沖波形，圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本實(shí)用新型實(shí)施方式一中L3兩端輸出的脈沖電壓波形和正極輸出接點(diǎn)A與負(fù)極輸出接點(diǎn)H之間的高頻電壓脈沖波形的時(shí)序關(guān)系圖，圖5是實(shí)施方式三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖3和圖4具體說明本實(shí)施方式。它由脈沖產(chǎn)生及分配電路1、可調(diào)壓直流電源E、一號(hào)功率開關(guān)管K1、二號(hào)功率開關(guān)管K2、三號(hào)功率開關(guān)管K3、四號(hào)功率開關(guān)管K4、一號(hào)二極管D1、二號(hào)二極管D2、三號(hào)二極管D3、四號(hào)二極管D4、五號(hào)二極管D5、六號(hào)二極管D6、七號(hào)二極管D7、八號(hào)二極管D8、一號(hào)線圈L1、二號(hào)線圈L2、三號(hào)線圈L3和高頻磁芯T組成，一號(hào)線圈L1、二號(hào)線圈L2、三號(hào)線圈L3都繞在高頻磁芯T上，脈沖產(chǎn)生及分配電路1的四個(gè)輸出端分別連接一號(hào)功率開關(guān)管K1、二號(hào)功率開關(guān)管K2、三號(hào)功率開關(guān)管K3和四號(hào)功率開關(guān)管K4的控制極，可調(diào)壓直流電源E的正極輸出端連接一號(hào)功率開關(guān)管K1的集電極、一號(hào)二極管D1的負(fù)極、二號(hào)二極管D2的負(fù)極和三號(hào)功率開關(guān)管K3的集電極，一號(hào)功率開關(guān)管K1的發(fā)射極連接三號(hào)二極管D3的負(fù)極和一號(hào)線圈L1的同名端，一號(hào)線圈L1的非同名端連一號(hào)二極管D1的正極和二號(hào)功率開關(guān)管K2的集電極，三號(hào)功率開關(guān)管K3的發(fā)射極連二號(hào)線圈L2的非同名端和四號(hào)二極管D4的負(fù)極，二號(hào)線圈L2的同名端連二號(hào)二極管D2的正極和四號(hào)功率開關(guān)管K4的集電極，四號(hào)功率開關(guān)管K4的發(fā)射極連接四號(hào)二極管D4的正極、三號(hào)二極管D3的正極、二號(hào)功率開關(guān)管K2的發(fā)射極和可調(diào)壓直流電源E的負(fù)極輸出端，三號(hào)線圈L3的一端連五號(hào)二極管D5的正極和六號(hào)二極管D6的負(fù)極，五號(hào)二極管D5的的負(fù)極連七號(hào)二極管D7的負(fù)極和正極輸出接點(diǎn)A，七號(hào)二極管D7的正極連八號(hào)二極管D8的負(fù)極和三號(hào)線圈L3的另一端，八號(hào)二極管D8的正極連六號(hào)二極管D6的正極和負(fù)極輸出接點(diǎn)H。功率開關(guān)管K1～K4選擇絕緣柵雙極晶閘管(IGBT)等高耐壓、高速度、大功率電子開關(guān)器件或MOS場(chǎng)效應(yīng)管。如圖4所示，本實(shí)施方式輸出的單個(gè)脈沖寬度可以達(dá)到2～7微秒，而單個(gè)脈沖之間的間隔時(shí)間可以達(dá)到1微秒甚至0微秒，數(shù)個(gè)相鄰的脈沖可以近似為一個(gè)大寬度的矩形脈沖，因此能夠加工熔點(diǎn)高以及散熱快的金屬材料，而且因?yàn)椴ㄐ问菢?biāo)準(zhǔn)的矩形波，加工精度高。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖3具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是它還包括電容C、電阻R和發(fā)光二極管D9，電容C的一端連接電阻R的一端和正極輸出接點(diǎn)A，電阻R的另一端連接發(fā)光二極管D9的正極，發(fā)光二極管D9的負(fù)極連接電容C的另一端和負(fù)極輸出接點(diǎn)H，其它的組成和連接方式與實(shí)施方式一相同。電容C用于尖峰濾波，發(fā)光二極管D9用于指示是否工作。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是它沒有五號(hào)二極管D5、六號(hào)二極管D6、七號(hào)二極管D7和八號(hào)二極管D8，它增加了十號(hào)二極管D10和十一號(hào)二極管D11，三號(hào)線圈L3的一端連十號(hào)二極管D10的正極，十號(hào)二極管D10的負(fù)極連十一號(hào)二極管D11的負(fù)極和正極輸出接點(diǎn)A，十一號(hào)二極管D11的正極連三號(hào)線圈L3的另一端，三號(hào)線圈L3的中間抽頭連負(fù)極輸出接點(diǎn)H。其它的組成和連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。本實(shí)施方式僅僅是在實(shí)施方式一的基礎(chǔ)上，把三號(hào)線圈L3改換了一種輸出和整流方式，減少了二極管的個(gè)數(shù)，也減少了負(fù)載回路的電壓降，基本原理沒有變化。包括本實(shí)施方式在內(nèi)的其它整流方式的變化應(yīng)該認(rèn)為是本實(shí)用新型權(quán)利要求的等同替換。
權(quán)利要求1.用于電火花加工的高頻脈沖電源，它包括脈沖產(chǎn)生及分配電路(1)、可調(diào)壓直流電源(E)、一號(hào)功率開關(guān)管(K1)、二號(hào)功率開關(guān)管(K2)、三號(hào)功率開關(guān)管(K3)、四號(hào)功率開關(guān)管(K4)、一號(hào)二極管(D1)、二號(hào)二極管(D2)、三號(hào)二極管(D3)、四號(hào)二極管(D4)、五號(hào)二極管(D5)、六號(hào)二極管(D6)、七號(hào)二極管(D7)和八號(hào)二極管(D8)，脈沖產(chǎn)生及分配電路(1)的四個(gè)輸出端分別連接一號(hào)功率開關(guān)管(K1)、二號(hào)功率開關(guān)管(K2)、三號(hào)功率開關(guān)管(K3)和四號(hào)功率開關(guān)管(K4)的控制極，其特征在于它還包括一號(hào)線圈(L1)、二號(hào)線圈(L2)、三號(hào)線圈(L3)和高頻磁芯(T)，一號(hào)線圈(L1)、二號(hào)線圈(L2)、三號(hào)線圈(L3)都繞在高頻磁芯(T)上，可調(diào)壓直流電源(E)的正極輸出端連接一號(hào)功率開關(guān)管(K1)的集電極、一號(hào)二極管(D1)的負(fù)極、二號(hào)二極管(D2)的負(fù)極和三號(hào)功率開關(guān)管(K3)的集電極，一號(hào)功率開關(guān)管(K1)的發(fā)射極連接三號(hào)二極管(D3)的負(fù)極和一號(hào)線圈(L1)的同名端，一號(hào)線圈(L1)的非同名端連一號(hào)二極管(D1)的正極和二號(hào)功率開關(guān)管(K2)的集電極，三號(hào)功率開關(guān)管(K3)的發(fā)射極連二號(hào)線圈(L2)的非同名端和四號(hào)二極管(D4)的負(fù)極，二號(hào)線圈(L2)的同名端連二號(hào)二極管(D2)的正極和四號(hào)功率開關(guān)管(K4)的集電極，四號(hào)功率開關(guān)管(K4)的發(fā)射極連接四號(hào)二極管(D4)的正極、三號(hào)二極管(D3)的正極、二號(hào)功率開關(guān)管(K2)的發(fā)射極和可調(diào)壓直流電源(E)的負(fù)極輸出端，三號(hào)線圈(L3)的一端連五號(hào)二極管(D5)的正極和六號(hào)二極管(D6)的負(fù)極，五號(hào)二極管(D5)的的負(fù)極連七號(hào)二極管(D7)的負(fù)極和正極輸出接點(diǎn)(A)，七號(hào)二極管(D7)的正極連八號(hào)二極管(D8)的負(fù)極和三號(hào)線圈(L3)的另一端，八號(hào)二極管(D8)的正極連六號(hào)二極管(D6)的正極和負(fù)極輸出接點(diǎn)(H)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電火花加工的高頻脈沖電源，其特征在于它還包括電容(C)、電阻(R)和發(fā)光二極管(D9)，電容(C)的一端連接電阻(R)的一端和正極輸出接點(diǎn)(A)，電阻(R)的另一端連接發(fā)光二極管(D9)的正極，發(fā)光二極管(D9)的負(fù)極連接電容(C)的另一端和負(fù)極輸出接點(diǎn)(H)。
專利摘要用于電火花加工的高頻脈沖電源，它公開一種用于電火花加工的電源。它克服了現(xiàn)有的電火花加工電源輸出到負(fù)載的脈沖間隔時(shí)間較寬，脈沖電壓波形較窄，電火花加工的功率較低的缺陷。線圈L1、L2、L3都繞在高頻磁芯T上，可調(diào)壓直流電源E的正極連接一號(hào)功率開關(guān)管K1的集電極和三號(hào)功率開關(guān)管K3的集電極，K1的發(fā)射極連接L1的同名端，L1的非同名端連二號(hào)功率開關(guān)管K2的集電極，K3的發(fā)射極連L2的非同名端，L2的同名端連K4的集電極，K4的發(fā)射極連接K2的發(fā)射極和E的負(fù)極輸出端，L3的一端連D5的正極和D6的負(fù)極，D5的的負(fù)極連D7的負(fù)極和A，D7的正極連D8的負(fù)極和L3的另一端，D8的正極連D6的正極和H。它的電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。
文檔編號(hào)B23H7/14GK2855609SQ200520022109
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者王鳳清 申請(qǐng)人:王鳳清