專利名稱：電加工直流脈沖節(jié)能電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電火花加工用直流脈沖節(jié)能電源，屬于金屬的電蝕加工領(lǐng)域。
在電火花加工領(lǐng)域，脈沖電源的脈沖寬度、脈沖間隔、峰值電流、加工電壓等參數(shù)是影響電火花加工工藝效果的重要因素。脈沖寬度影響加工速度、加工光潔度和工具電極的損耗；脈沖間隔影響加工狀態(tài)的穩(wěn)定性。粗加工、中加工、精加工時需要不同的脈沖寬度和脈沖間隔，才能使得加工效率高、加工狀態(tài)穩(wěn)定，并且工具電極損耗低。所以脈沖頻率和脈沖間隔是評定脈沖電源性能的重要參數(shù)指標(biāo)。根據(jù)電火花加工實際要求，需要脈沖頻率高且脈沖間隔連續(xù)可調(diào)等綜合性能好的脈沖電源。但是目前所了解到的大動率節(jié)能型脈沖電源都不能很好的解決這個問題。國內(nèi)機械委機床研究所等單位研制的SLC-B型電火花加工脈沖電源(發(fā)表在1984年第5期《電加工》雜誌上)。其結(jié)構(gòu)采用電容儲能，可控硅開關(guān)，電感限流，變壓器降壓六相交流零式供電，六相各自組成六條充放電回路的線路結(jié)構(gòu)，國外蘇聯(lián)專利772780其結(jié)構(gòu)是有直流電源、可控硅1、電感1組成對電容C的充電回路和由可控硅2、電感2組成的對電容C的倒相提升回路，其放電回路是由該電容C與電感2、可控硅3和加工間隙組成的。上述兩種結(jié)構(gòu)的電路都不能做到脈沖頻率高且脈沖間隔連續(xù)可調(diào)。
本發(fā)明的目的是提供一種新型的大功率直流脈沖節(jié)能電源。它具有脈沖頻率高且脈沖間隔連續(xù)可調(diào)、對加工間隙無直通回路、對電網(wǎng)產(chǎn)生的高次諧波小、線路結(jié)構(gòu)簡單可靠并可進(jìn)行粗中精加工等特點。
本發(fā)明的構(gòu)思是在向加工間隙放電加工的時間內(nèi)，線路可先后進(jìn)行對電容的充電和倒相提升電壓過程，做好下一個脈沖準(zhǔn)備。所采用的方案是；主回路用直流電源、可控硅、電感組成對電容的充電回路；可控硅、電感組成對電容C的倒相提升回路；在放電回路中，采用電感做為儲能元件，接受經(jīng)電容施放的能量，與單向?qū)щ娫黄鸾M成對加工間隙的放電回路。其工作原理是控制信號使得可控硅導(dǎo)通，直流電源通過可控硅和電感向電容充電，電容電壓為下正上負(fù)。充電回路為LC回路，可控硅因電流過零和反壓而關(guān)斷。充電結(jié)束后控制信號使第二只可控硅導(dǎo)通，電容電壓經(jīng)電容、可控硅、電感組成的回路被倒相和提升接近于2倍的原充電電壓。電容電壓轉(zhuǎn)換為上正下負(fù)。同樣道理，可控硅因電流過零和反壓而關(guān)斷。當(dāng)控制信號使第3只可控硅導(dǎo)通時，電容電壓向放電電感施放能量，其能量轉(zhuǎn)換成電感的磁能。電感與單向?qū)щ娫黄饦?gòu)成對加工間隙的放電回路，電感的能量施放在加工間隙中進(jìn)行放電加工。在電感向加工間隙進(jìn)行放電加工的時間內(nèi)，亦可觸發(fā)可控硅完成對電容充電、倒相提升，為下一個脈沖做好準(zhǔn)備。也可在電感對加工間隙放電結(jié)束后，重復(fù)上述過程。
圖4為放電電感L的波形圖。t1為電容C向電感L施放能量時間，(t2-t1)為電感L續(xù)流時間，也就是在電感L續(xù)流的同時，線路可先后進(jìn)行對電容C的充電、倒相提升過程。參數(shù)是這樣選定的假定T1為充電時間，T2為倒相提升時間，T3為電感L續(xù)流時間。只要T3＞T1+T2，就可以完成下一個脈沖的準(zhǔn)備，脈沖間隔可以從零調(diào)到任意值。根據(jù)算式推導(dǎo)T1=πC·L1]]>T2=πC·L2,T3=Uc25C·L2]]>，取L＝L1＝L2＝L3，則要求Uc＞150V。這樣調(diào)節(jié)第3只可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通時間就可以改變脈沖間隔。
所以可以做到脈沖頻率高和脈沖間隔連續(xù)可調(diào)。在電路工作過程中，單向?qū)щ娫鹬荜P(guān)鍵的作用。第一它使第3只可控硅可靠關(guān)斷。其原理是當(dāng)直流電源向電容充電后，使得電容電壓下正上負(fù)，等于通過單向?qū)щ娫Φ?只可控硅施加了一個反相電壓。第二它使電感的能量全部施放在加工間隙中，因而產(chǎn)生了節(jié)能的特點。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點有1、脈沖頻率高且脈沖間隔連續(xù)可調(diào)。機械委機床研究所的SLC-B型脈沖電源，由于采用交流供電，其脈沖頻率受電網(wǎng)電源頻率50赫茲的限制，只能在三相、六相、十二相上變動結(jié)構(gòu)，其脈沖頻率也只能是150赫茲、300赫茲和600赫茲。蘇聯(lián)專利772780采用的線路結(jié)構(gòu)也使得脈沖頻率不高，其原因是電容參與了放電回路，只能靠放電可控硅電流過零關(guān)斷，也就是一個加工脈沖結(jié)束后，才能進(jìn)行對電容的充電、倒相提升的過程。因而脈沖間隔調(diào)節(jié)范圍小，頻率低。本發(fā)明的放電加工脈沖頻率高，且脈沖間隔調(diào)節(jié)范圍大。
2、結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明的線路只采用一路脈沖輸出的結(jié)構(gòu)。而SLC-B型脈沖電源需采用多路脈沖輸出的結(jié)構(gòu)。因而電源成本降低。
下面根據(jù)附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容。

圖1為本發(fā)明的一個典型實施例。直流電源E與電感L1、可控硅SCR1、電容C串聯(lián)組成了充電回路；電容C與串聯(lián)的可控硅SCR2和電感L2并聯(lián)組成了倒相提升回路；電容C的一端接可控硅SCR2，另一端接單向?qū)щ娫﨑，單向?qū)щ娫﨑的另一端與可控硅SCR2的另一端相接，單向?qū)щ娫﨑與串聯(lián)的電感L3和加工間隙8并聯(lián)組成了放電回路。這里單向?qū)щ娫梢允嵌O管、或是起到二極管單向?qū)щ娮饔玫脑?，如控制極接一固定不變控制信號使其處于導(dǎo)通狀態(tài)的可控硅元件。三只可控硅的控制極信號由計算機1發(fā)出。從電容C上取信號通過保護(hù)電路7反饋到與門6的輸入端。以防止電容電壓超出額定值而損壞電容。與門2、3、6和非門4、5、7構(gòu)成了對可控硅SCR1、SCR2的充電、倒相提升控制信號的互鎖保護(hù)電路。當(dāng)計算機1發(fā)出SCR1的控制脈沖信號，使得與門2輸出正、通過非門4輸入到與門3，使得與門3被關(guān)死，任何正信號都不能通過。若電容電壓不到設(shè)定值，非門7輸出正電位，則與門6輸出正高位將SCR1觸發(fā)。互鎖電路使得充電、倒相提升的信號只能發(fā)出一個。
圖2、圖3給出了本發(fā)明的其它兩種主回路實施例，都可以在電感L2向加工間隙8放電的時間內(nèi)，先后進(jìn)行對電容C的充電和使電容電壓倒相提升，完成下一個放電脈沖的準(zhǔn)備。如圖2直流電源E與可控硅SCR1電感L1構(gòu)成了對電容C的充電回路；電感L1、可控硅SCR2構(gòu)成了對電容C的倒相提升回路；通過觸發(fā)可控硅SCR2，電容電壓向電感L2施放，電感L2與單向?qū)щ娫﨑構(gòu)成對加工間隙的放電回貳Ｋ部梢宰齙皆詰綹蠰2向加工間隙放電的時間內(nèi)，先后進(jìn)行對電容的充電、倒相提升的過程完成下一個脈沖的準(zhǔn)備。
圖中1……計算機；2、3、6……與門；4、5、7…非門；8……加工間隙；L1、L2、L3……電感，C……電容；D……單向?qū)щ娫籈……直流電源
權(quán)利要求
1.一個由直流電源、可控硅、電容、電感組成的脈沖電源主回路，其特征在于電感L與單向?qū)щ娫M成了對加工間隙的放電回路，在電感L向加工間隙放電的時間內(nèi)，由直流電源、可控硅、電感、電容組成的充電回路和電感、可控硅、電容組成的倒相提升回路可先后對電容充電、倒相提升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的脈沖電源主回路，其特征在于單向?qū)щ娫槎O管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所規(guī)定的脈沖電源主回路，其特征在于與門2、3、6、非門4、5、7組成了可控硅控制極信號的互鎖保護(hù)電路。
全文摘要
一種電加工用直流脈沖節(jié)能電源，屬于金屬的電蝕加工領(lǐng)域。采用直流供電，可控硅和電感構(gòu)成了對電容的充電，倒相提升電路。電感為儲能元件，接受電容施放的能量與單向?qū)щ娫M成對間隙的放電回路。具有頻率高脈沖間隔連續(xù)可調(diào)、加工效率高、無諧波污染、結(jié)構(gòu)簡單、可做粗中精加工等特點。
文檔編號B23H7/14GK1035072SQ8710119
公開日1989年8月30日 申請日期1987年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月18日
發(fā)明者王乃燦, 閻明芳, 張良, 楚振斌 申請人:北京市電加工研究所