[发明专利]一种振动进给、高频分组脉冲电流电解加工智能电源系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动进给、高频分组脉冲电流电解加工智能电源系统及其工作方法，该电源装置及其工作方法具有检测振动进给位置、检测电解加工电流和控制高频分组脉冲电源电压信号的功能，适用于振动进给、高频分组脉冲电流电解加工。

背景技术

电解加工是利用电化学阳极溶解的原理实现金属材料成型的加工。在机械工业、航空工业、汽车工业、发电设备业中，从一般零件如齿轮、模具到叶片、叶轮、异型孔、枪炮管膛线等难加工零件的加工中均获得了广泛的应用。

电解加工过程中，间隙中电场形成的杂散电流会对工件造成杂散腐蚀，降低加工精度；微小加工间隙内流场条件恶劣，电解产物难以排出，电解液更新困难，则影响加工效率和稳定性。振动进给脉冲电流电解加工能综合改善流场，提高加工精度并使加工过程稳定进行。其基本工作原理为：阴极在进给的同时往复振动，当阴极靠近工件时通电，实现小间隙加工；随后阴极断电离开工件，拉大间隙进行冲刷，使电解产物和电解热充分排除，使小间隙加工能稳定地进行。

振动进给脉冲电流电解加工在改善流场、提高电解加工精度的同时也对脉冲电源提出了新的要求，如何实现脉冲电源的开通与断开与振动运动周期相匹配成为一个亟待解决的难题，另外，放大电路存在导通延迟、上升时间，且上述时间会随加工电流的变化而变化，而电解加工中若阴极的进给与阴阳极间的电流导通不同步会降低单个振动周期的加工时间，从而降低电解加工的效率。目前已有的方法是人工控制电源的参数以适应振动进给脉冲电流电解加工，但该方法需根据振动周期、振幅等进行多次调试才能到最佳效果。

发明内容

本发明提供一种振动进给、高频分组脉冲电流电解加工的智能电源系统及其工作方法，其根据工具阴极振动位置和电解加工电流自动调节分组脉冲电压信号的导通时间，实现振动进给、高频分组脉冲电流电解加工的组合匹配。

本发明采用如下技术方案：一种振动进给、高频分组脉冲电流电解加工智能电源系统，用于实现电解加工振动进给系统的振动过程与电解加工电源的匹配，振动进给系统包括进给机构、振动装置、阴极及工件阳极，该智能电源系统包括相互连接的单片机控制系统、功率放大电路及电流检测电路；其中功率放大电路包括依次连接的PWM输入、驱动电路及绝缘栅双极型晶体管IGBT；单片机控制系统输入端连接振动装置的位置信号输出端以使得单片机控制系统对工具阴极振动位置信号进行处理并输出相应的调宽高频信号PWM，调宽高频信号PMW连接PWM输入后经驱动电路放大以驱动绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通与断开；电流检测电路的输入端连接在功率放大电路输出端和振动系统工件阳极之间的连线上，输出端连接单片机控制系统。

所述单片机控制系统包括单片机及其模数转换模块A/D；电流检测电路包括依次连接的霍尔电流传感器和电流信号处理电路；其中，电流检测电路中的霍尔电流传感器连接在绝缘栅双极型晶体管发射极E和振动系统工件阳极之间的连线上，电流检测电路的电流信号处理电路的输出端连接单片机控制系统的模数转换模块A/D输入端。

所述振动装置上安装有带距离编码增量的脉冲光栅尺，在该脉冲光栅尺上设置位置参考点，以通过该位置参考点检测振动装置运动位置进而使得单片机控制系统根据接收到的脉冲光栅尺发出的脉冲信号计算出相邻两个脉冲的间隔时间。

本发明采用如下技术方案：一种振动进给、高频分组脉冲电流电解加工智能电源系统的工作方法，其包括以下步骤：

1）根据振动运动的振幅分别在脉冲光栅尺上设置与振动最高位置、平衡位置及最低位置相对应的三个位置参考点；

2）当振动装置运动到上述位置参考点时，脉冲光栅尺输出脉冲信号，单片机控制系统根据接收到的脉冲信号计算单个脉冲停留时间及相邻两脉冲信号间的间隔时间，从而得到振动装置自上向下运动经历时间t₁和振动装置在最低位置处停留时间t₂；

3）电流检测电路中的霍尔电流传感器测量的电解加工电流，经电流信号处理电路后输入至单片机控制系统，单片机控制系统根据上个振动周期电解加工电流计算出每个振动周期内高频分组脉冲电源提前导通时间t₃；

4）单片机控制系统根据t₁、t₂和t₃输出组宽t₄=t₂+t₃的调宽高频分组脉冲信号PWM，调宽高频分组脉冲信号PWM经驱动电路放大后驱动绝缘栅双极型晶体管IGBT工作。