[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包括脉冲发生器以生成触发脉冲信号；第一PWM控制器以根据触发脉冲信号生成第一脉冲信号和第二脉冲信号；第二PWM控制器以根据触发脉冲信号生成第三脉冲信号；第一电源电路，其包括第一电压源、第一功放器件、第一电感、以及第二功放器件；第二电源电路，其包括第二电压源和控制电路；其中第一脉冲信号导通或关断第一功放器件以控制第一电压源对第一电感的充电，且第二脉冲信号导通或关断第二功放器件以控制从第一电感至电极的第一电压信号，第一电压信号击穿电极与工件之间的间隙并建立放电通道，并且其中控制电路根据第三脉冲信号控制第二电压源向电极提供第二电压信号。

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。现有电源无法实现加工大表面积工件的电极。因此还期望设计一种能加工大表面积工件的电火花加工电源。

此外，在使用传统电阻式电源的情况下，在对金属工件进行放电加工一段时间后，在工件和放电电极之间的切削液中会掺杂入一些金属颗粒，这些颗粒会形成一个电流通道，相当于在两个电极之间又增加了一个较高的电阻。这个电阻会跟传统电源的电阻一起共同消耗一部分电压，导致用于击穿的电压值降低，而无法击穿放电间隙。

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。

在本发明的一个实施例中，一种电火花加工电源包括：脉冲发生器，所述脉冲发生器生成触发脉冲信号；第一PWM控制器，所述第一PWM控制器耦合至所述脉冲发生器以接收所述触发脉冲信号，并生成第一脉冲信号和第二脉冲信号；第二PWM控制器，所述第二PWM控制器耦合至所述脉冲发生器以接收所述触发脉冲信号，并生成第三脉冲信号；第一电源电路，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、耦合至所述第一功放器件的第一电感、以及耦合在所述第一电感与电极之间的第二功放器件；第二电源电路，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控制电路；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第一电感的充电，且所述第二脉冲信号导通或关断所述第二功放器件以控制从所述第一电感至所述电极的第一电压信号，所述第一电压信号击穿所述电极与工件之间的间隙并建立放电通道，并且其中所述控制电路根据所述第三脉冲信号控制所述第二电压源向所述电极提供第二电压信号。

在一方面，所述第一电源电路还包括：电流反馈装置，所述电流反馈装置检测所述第一电感至所述电极的电流并将电流检测信号提供给所述第一PWM控制器以调节所述第一脉冲信号的脉宽和脉冲间隔大小。

在一方面，所述第一脉冲信号包括在所述触发脉冲信号的有效时段内的可调节的周期性脉冲信号，所述周期性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第一电感的充电。

在一方面，所述第一脉冲信号包括5us—500us的可调节的周期性脉冲信号。