[发明专利]电火花加工电源及其控制方法

说明书

本发明提供了电火花加工电源及其控制方法。一种电火花加工电源可包括：微控制器，其基于电加工命令生成触发脉冲信号及电流设置信号；驱动电路，其基于电流设置信号生成第一脉冲信号并基于触发脉冲信号生成第二脉冲信号和第三脉冲信号；第一电源电路，第一电源电路在第一脉冲信号的控制下生成第一电压信号；第二电源电路，第二电源电路在第三脉冲信号的控制下生成第二电压信号；以及电极，电极耦合至第一电源电路和第二电源电路以接收第一电压信号和/或第二电压信号，其中第一电源电路包括与电极并联的第一旁路，第一旁路在第二脉冲信号的控制下选择性地导通或关断以控制第一电压信号被提供给第一旁路或电极。

技术领域

本发明涉及电火花加工领域，尤其涉及电火花加工电源及其控制方法。

背景技术

电火花加工是利用火花放电腐蚀金属以实现金属切削的加工方法。这种加工的工艺方法弥补了机械加工的某些不足，已成为模具工业、国防工业和精微制造中的重要手段。电火花电源作为电火花加工系统中的重要组成部件，用于提供脉冲电流来形成火花放电，其性能对电火花加工的加工精度、生产效率、工具电极损耗、电能利用率等技术经济指标有较大的影响。

传统的电源采用电阻限流，电能的利用率低(例如，约26％)，机床加工效率慢，故障维修率越来越高，因此期望设计一种节能、高效率的电火花加工电源。

另外，因为电极加工表面的电流密度为定值，大约为8-10A/cm³，普通电源加工电流仅为60A。电源提供的电流小，会导致每个电极的放电加工区域小，对于大表面积的工件的电加工，如模具内表面，需要使用多个不同形状的电极多次加工，加工效率低。现有电源无法实现适用于大表面积电极的加工。

此外，对于电源控制的功放器件，大多数采用电压驱动型器件。这种功放器件开关频率较低，截止时存在电流拖尾现象。如果将电压驱动型器件串联在放电回路中，因为电流拖尾现象的存在，将使有效脉间减小，因此限制了电源开关频率的提升，从而限制了在电加工精加工领域中的应用。

对于传统的电火花加工电源，由于电路中寄生参数的存在和影响，脉间期间的间隙电压不为零，会对间隙消电离产生不良影响，也会影响放电频率的进一步提升。

因此期望设计一种改进的电火花加工电源。

发明内容

本发明提供了高效的电火花加工电源及其控制方法。

在根据本发明的一个实施例中，一种电火花加工电源包括微控制器，其基于电加工命令生成触发脉冲信号及电流设置信号；驱动电路，其基于所述电流设置信号生成第一脉冲信号并基于所述触发脉冲信号生成第二脉冲信号和第三脉冲信号；第一电源电路，所述第一电源电路在所述第一脉冲信号的控制下生成第一电压信号；第二电源电路，所述第二电源电路在所述第三脉冲信号的控制下生成第二电压信号；以及电极，所述电极耦合至所述第一电源电路和所述第二电源电路以接收所述第一电压信号和/或所述第二电压信号，其中所述第一电源电路包括与所述电极并联的第一旁路，所述第一旁路在所述第二脉冲信号的控制下选择性地导通或关断以控制所述第一电压信号被提供给所述第一旁路或所述电极。

在一个方面，所述第一电源电路包括第一电压源、耦合至所述第一电压源的第一功放器件、以及耦合至所述第一功放器件的电感，其中所述第一脉冲信号导通或关断所述第一功放器件以控制所述第一电压源对所述电感的充电。

在一个方面，所述第一旁路包括第二功放器件，其中所述第二脉冲信号导通或关断所述第二功放器件以控制所述第一电压信号被提供给所述第二功放器件或所述电极。

在一个方面，所述第二电源电路包括：第二电压源；以及耦合在所述第二电压源与所述电极之间的第三功放器件，其中所述第二电压源经由所述第三功放器件向所述电极提供所述第二电压信号，其中所述第三脉冲信号导通或关断所述第三功放器件。