[发明专利]一种交变极性脉冲电源

说明书

技术领域

本发明涉及数控电加工机床，尤其涉及数控电加工机床上的交变极性脉冲电源。

背景技术

图1为现有技术中数控单向走丝线切割机床的脉冲电源结构示意图。如图1所示，传统的单向走丝线切割机的脉冲电源是单极性无限流电阻的大功率金属氧化物半导体(MOS)管电源，也就是加工工件上是高频脉冲放电电源的正极性，电极丝是高频脉冲放电电源的负极性。两个极性之间的高压击穿加工介质，而产生火花放电来蚀除加工工件。单向走丝线切割机的加工介质采用纯净水。工件为正极性、电极丝为负极性的加工方式，定义为负极性加工；而工件为负极性、电极丝为正极性的加工方式，定义为正极性加工。

当一定频率的脉冲电压加在水介质中，工件和电极丝这两极之间没有接触放电时，会通过水介质产生一定的电流，且电流方向始终固定不变。水介质中存在大量的氢氧正/负离子，电场电流越强，水介质中的正/负离子就越活跃。比如对于负极性加工情形，在两极之间电流的作用下，负离子大量涌向正极性的加工工件，并和加工工件(金属元素)发生化学反应和电解作用，在加工工件表面产生一定厚度的软化变质层。加工时间越长，软化变质层就越厚。软化变质层会严重影响加工工件的表面粗糙度以及加工工件的使用寿命。

现有技术中有一种用于放电加工成形机床使用的双极性脉冲电源，其根据放电加工间隙状态，在放电脉冲停歇状态下，于放电加工的两极之间，通过和正常加工极性相反极性的电压，使放电加工极间电压形成双极性，即交变放电加工极间电压的极性，加工间隙之间的平均电压近乎为零。但是该双极性脉冲电源使用有限流电阻的功率回路；而单向走丝线切割机脉冲电源的粗加工放电功率回路均采用无限流电阻方式，尽可能得到高峰值加工电流，来获得高加工速度。因此，该技术不能在单向走丝线切割机脉冲电源的粗加工时有效抑制电解效应，从而造成加工工件的表面质量不均匀性，仅适用于电火花成形放电机床，不能满足单向走丝线切割粗、精加工的要求。

现有技术中还有一种用于单向走丝线切割加工机床的加工电源电路，单向走丝线切割机床在粗加工过程中，当放电间隙电压Vg空载时，于加工工件和电极丝之间加上正弦波形的电压，放电间隙之间形成交流电流(即放电间隙电流Ig)能够有效抑制电解效应，但电极丝和加工工件导通放电时，一定少量的漏电流也会作用离子和工件发生电解效应，如果电极丝和加工工件长时间导通放电，不产生放电间隙电压空载，或放电间隙电压空载很少产生，那么加工工件和电极丝之间就不能加上相反极性的加工电压，或很少能加上相反极性的加工电压，加工工件就会产生电解层。其次，该脉冲电源电路中有限流电阻，该限流电阻使得电源提供的大部分能量以热能形式消耗掉，导致能量利用率较低，不能满足高速加工的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于需要提供一种交变极性脉冲电源，用于数控电加工机床的加工。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种交变极性脉冲电源，用于数控电加工机床通过电极丝对加工工件进行加工，该脉冲电源包括主振回路、驱动回路、功率回路、检测回路以及反馈电路，其中：

所述主振回路，用于产生基准放电脉冲信号，并根据反馈信号调整所述基准放电脉冲信号；

所述驱动回路，与所述主振回路相连，用于接收并放大所述基准脉冲信号，输出第一驱动信号及第二驱动信号；

所述功率回路，与所述驱动回路、电极丝以及加工工件相连，用于根据所述第一驱动信号在粗加工过程中为所述电极丝及加工工件的放电间隙提供先导击穿检测电压及精加工过程中的放电加工电压，根据所述第二驱动信号在所述放电间隙提供高压大电流火花放电能量；

所述检测回路，与所述功率回路、电极丝以及加工工件相连，用于实时在线监测所述粗加工及精加工过程中放电加工间隙的放电状态，并根据所述放电状态产生加工检测信号；

所述反馈电路，与所述检测回路及主振回路相连，用于根据所述加工检测信号产生所述反馈信号。

优选地，所述功率回路包括第一功率回路以及第二功率回路，其中：

所述第一功率回路，与所述驱动回路、电极丝以及加工工件相连，用于根据所述第一驱动信号提供所述先导击穿检测电压及放电加工电压；

所述第二功率回路，与所述驱动回路、电极丝以及加工工件相连，用于根据所述第二驱动信号提供所述高压大电流火花放电能量。

优选地，所述第一功率回路包括第一电源、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管以及至少一个限流电阻，其中：

第一电源，为直流电源，用于提供所述先导击穿检测电压以及所述放电加工电压；