聞麗燕

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

我國(guó)早在上世紀(jì)五十年代電加工產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，但受國(guó)產(chǎn)元器件質(zhì)量不穩(wěn)定的限制，國(guó)產(chǎn)的脈沖電源只能穩(wěn)定在中粗加工的水平，改革開(kāi)放國(guó)外大量集成器件涌入中國(guó)市場(chǎng)，給制造業(yè)及產(chǎn)品帶來(lái)更新?lián)Q代好時(shí)機(jī)，也給電加工行業(yè)的研制注入新的資源。在這首先要感謝恩師國(guó)家級(jí)教授級(jí)電加工行業(yè)專家李洪洲先生的技術(shù)支持。

1 脈沖電源組成

脈沖電源主要由硬件搭建而成，包括顯示操作面板、主振板、驅(qū)動(dòng)板、大功率功放回路，機(jī)床電氣板、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。主振板是脈沖電源的核心，是產(chǎn)生脈寬-停歇加工所需脈沖的電路單元，主振板設(shè)計(jì)水平的好壞直接影響整體脈沖電源的功能水平。

2 脈沖電源的特點(diǎn)

1）以大功率場(chǎng)效應(yīng)管作為電源功率開(kāi)關(guān)元件，具有極高的工作可靠性；

2）工作脈沖前沿可調(diào)，具有極低的電極相對(duì)損耗；

3）輸出脈沖帶有適應(yīng)性回路，降低了電弧燒傷的機(jī)率；

4）采用多種高壓疊加回路，可適應(yīng)各種電極材料對(duì)加工。

3 主振板的功能簡(jiǎn)述及技術(shù)提升

斜率（JT）及尖峰并且可調(diào)的控制板單元，前沿斜率由延遲脈寬來(lái)實(shí)現(xiàn)，波形對(duì)比圖如圖2所示。

選擇JT控制這種加工方式，使放電電流不象矩形波電源那樣躍升到峰值，而是經(jīng)過(guò)延時(shí)一段時(shí)間之后才達(dá)到峰值電流，在這一過(guò)程中，與常規(guī)矩形波電源相比，在間隙剛擊穿時(shí)，電流不是馬上達(dá)到最大值，對(duì)降低電極損耗非常有利。在間隙擊穿瞬間，較小的放電電流，較低的放電功率，可有效地減少引起電極損耗的電子流強(qiáng)度，而此時(shí)放電通道離子化不充分，離子流強(qiáng)度還不大，所以間隙擊穿開(kāi)始瞬間，放電電流與放電功率的削弱，并不會(huì)對(duì)工件蝕除很大影響，隨著放電的進(jìn)行，電子流強(qiáng)度逐漸減小，離子流強(qiáng)度逐漸增大，此時(shí)，放電電流與放電功率的逐漸增大有利于加速放電通道的離子化，提高工件蝕除速度，同時(shí)也不會(huì)使電極損耗有明顯

圖1 脈沖電源組成示意圖

主振板是產(chǎn)生脈寬（Ton）、停歇（Tof）、前沿增加。總之，技術(shù)性實(shí)施JT式加工波形，對(duì)中粗加工減少電極的損耗具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，一個(gè)電極經(jīng)過(guò)處理可中粗加工、精加工重復(fù)使用，間接地使加工成本降低，效率也有一定的提高。

圖2 波比對(duì)比圖

4 主振板產(chǎn)生波形框圖及部分原理圖

如圖3所示主振板的主要功能是產(chǎn)生低壓脈沖、高壓脈沖、尖峰脈沖，分檔JT脈沖、分檔IP脈沖。晶振輸出信號(hào)經(jīng)非門反向，74LS393分頻后產(chǎn)生四種等寬矩形波，如圖4所示。

這四組波形到開(kāi)關(guān)，根據(jù)加工需要選擇合適的波形，經(jīng)反向器4040分頻計(jì)數(shù)，產(chǎn)生十種波形：（2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024）μs，經(jīng)4073顯示輸入共同控制脈寬、停歇，再輸入到驅(qū)動(dòng)板，如圖3中D點(diǎn)。

SN74LS393的QC輸出，經(jīng)4040和4081等產(chǎn)生尖峰并與D點(diǎn)同步到驅(qū)動(dòng)板，如圖3中C點(diǎn)。

圖3 主振板示意圖

圖4 寬矩形波

SN74LS393經(jīng)7406反相去4040產(chǎn)生JT波形到驅(qū)動(dòng)板，如圖3中E點(diǎn)。

SN74LS393的2QB輸出經(jīng)7406一級(jí)反相，經(jīng)4040產(chǎn)生大停歇IP控制到驅(qū)動(dòng)板，如圖3中Tpof。

5 波形的疊加

波形的疊加是在功率極（板）中實(shí)現(xiàn)的，波形通過(guò)末前級(jí)（驅(qū)動(dòng)板）電壓脈沖、電流脈沖放大，由面板選擇疊加方式，產(chǎn)生的復(fù)合脈沖如圖5所示。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期大量的工藝試驗(yàn)，針對(duì)不同的被加工材料，選擇合適的加工脈沖波形，才能達(dá)到理想的加工效果，如圖5所示。

選低壓脈沖投入工作，適用于石墨加工鋼，鋼加工鋼的粗加工。

選高低壓階梯復(fù)合脈沖投入工作，適用于銅加工鋼的中、精加工。

選低壓尖峰復(fù)合脈沖投入工作，適用于鋼加工鋼的中、精加工。

圖5 復(fù)合脈沖

選高低壓尖峰復(fù)合脈沖投入工作，適用于銅加工鋼的中、精加工，鋼加工鋼的中、精加工。

6 結(jié)束語(yǔ)

由于采用了JT技術(shù)，電極損耗明顯減小，為展成加工提供了先決條件，同時(shí)脈沖電源本身帶有檢測(cè)電極間電壓功能和Z軸自適應(yīng)控制功能，為無(wú)人化工作提供了保證。

[1] 王爾乾,梁鹿亭,劉和益,等.譯TTL集成電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用手冊(cè)[Z].北京半導(dǎo)體器件二廠,1988.

[2] 黃晨武.最新集成電路應(yīng)用大全[Z].

[3] 晶體管、二極管、場(chǎng)效應(yīng)管、功率控制管及代換大全[Z].