数控电火花线切割设备脉冲电源使用技术详解（下）

　　JIC35导读：数控电火花线切割机加工脉冲电源与电火花成形加工脉冲电源的工作原理类似，只是由于加工条件和加工要求的不同，对其又有特殊的要求。线切割加工属于中、精加工，往往采用精规准将工件一次加工成形。因此，对加工精度、表面粗糙度和切割速度等工艺指标有较高的要求。为满足线切割机床加工条件和工艺指标的需要，对线切割加工脉冲电源提出如下要求:
　　
　　（1）脉冲峰值电流要适当脉冲峰值电流必须适当，不能太大也不能太小。在实际加工中，由于加工精度和电极丝运转张力的要求，电极丝的直径受到限制，不宜太粗，因此它所允许的放电峰值电流也就不能太大;此外，由于工件具有一定的厚度，欲维持稳定的加工，放电峰值电流又不能太小，否则加工将不易稳定进行或者根本无法进行。由此可见，线切割加工的放电峰值电流的变化范围不宜太大，一般在15-3内变化。
　　
　　（2）脉冲宽度要窄在线切割加工中，必须控制单个脉冲能量，使每次放电脉冲在工件上产生的放电凹坑大小适当，从而保证较高的加工精度和较低的表面粗糙度值。当根据加工条件选定脉冲峰值电流后，尽量减少脉冲宽度。脉冲宽度越窄，即放电时间越短，放电所产生的热量由于来不及扩散而被局限在工件和电极丝间很小的范围内，这样就减少了热传导损耗，提高了能量利用率。更重要的是，在工件土形成的放电凹坑不伯小，而且分散重叠较好，表面光滑平整，使放电表面凸凹不平程度减小,从而可以得到较高的加工精度和较低的表面粗糙度值。
　　
　　当然，线切割加工脉冲电源的单个脉冲能量又不能太小，否则将会使加工速度大大下降，或者加工根本无法进行。这样脉冲能量就要控制在一定范围内。
　　
　　其次，电火花线切割加工脉冲电源与电火花成形加工脉冲电源的工作原理类似，只是由于加工条件和加工要求的不同，对其又有特殊的要求。线切割加工属于中、精加工，往往采用精规准将工件一次加工成形。因此，对加工精度、表面粗糙度和切割速度等工艺指标有较高的要求。为满足线切割加工条件和工艺指标的需要，对线切割加工脉冲电源提出如下要求:
　　
　　（1）脉冲重复频率要尽量高脉冲宽度窄，放电能量小，虽然有利于提高加工精度和降低表面粗糙度值，但是会使切割速度大大降低。为了兼顾这几项工艺指标.应尽量提高脉冲频率，即缩短脉冲间隔，增大单位时间内的放电次数。这样，既能获得较低的表面粗糙度值，又能得到较高的切割速度。但是脉冲间隔也不能太短，否则会使消电离过程不充分，造成电弧放电，并引起加工表面灼伤。因此，应在维持脉冲放电的前提下.尽量缩短脉冲间隔。
　　
　　（2）有利于减少电极丝损耗在高速走丝线切割加工中，电极丝往复使用，若电极丝损耗太大将影响加工精度，同时还会增大断丝的几率。因此，线切割加工脉冲电源应具有使电极丝低损耗的性能，以便能保证一定的加工精度和维持长时间的稳定加工。
　　
　　（3）参数调节方便，适应性强在线切割加工中，由于工件材料是多种多样的，且其厚度是经常变化的，加工形状与要求也各不相同，所以脉冲电源应能适应各种变化的条件，即在不同材料、不同厚度、不同形状与不同精度、不同表面粗糙度要求的加工时，都能获得满意的加工结果。
　　
　　（4）要输出单向脉冲根据极性效应原理，不能采用交变脉冲来作为电火花加工，否则无极性效应，生产率低而电极丝损耗大，所以脉冲电源必须输出单向直流脉冲，对可能出现的负脉冲（反向脉冲）也要加以限制排除。
　　
　　（5）脉冲波形的前沿和后沿以陡些为好开路电压波形如图2-22所示，若脉冲前沿不陡，则汽化爆炸力不强，金属蚀除量少，且击穿点将不统一，单个脉冲放电能量有差别，使得加工表面的表面粗糙度不均匀。前、后沿不陡还限制了脉冲频率的提高。为了使脉冲前、后沿陡直，脉冲电源的功率输出级要采用大功率高频管，并在电路中采取措施，使其加速导通或截止。但需要注意的是，前、后沿太陡会加快电极丝损耗。
　　
　　数控电火花线切割其他几种电源种类及特点：
　　
　　线切割加工脉冲电源的形式种类很多，按电路主要元件可划分为晶体管式、晶闸管式、电子管式、RC式和晶体管控制RC式;按放电间隙状态的依赖情况划分为独立式、非独立式和半独立式;按放电脉冲波形可分为方波（矩形波）、方形加刷形波、馒头波、前阶梯波、锯齿波、分组脉冲等电源。
　　
　　1、方形加别形波电源
　　
　　方形加别形波电源的性能比方波电源要好，但由于带有下方波关不断现象。容易形成电弧烧断电极丝和不稳定现象，结构比方波复杂。而且成本高，应用范围有限。
　　
　　2、馒头波电源
　　
　　馒头波电源的脉冲前沿上升缓慢。脉冲能甘开始不集中。放电凹坑小，加工表面质zui比方波要好。而且电极丝损耗小。但加工效率低。仅用于微细加工。
　　
　　3、前阶梯波电源
　　
　　前阶梯波电源可以在放电间隙愉出阶梯状上升的电流脉冲波形，这种波形可以有效减少电流变化率。通常是由多路起始时间顺序延时的方波在放电间隙叠加组合而成的。它有利于减少电极丝损耗，延长电极丝使用寿命。还可以提高加工表面质量，又称为电极丝低损耗电源。但是加工效率低，用得不多。
　　
　　4、锯齿波电源
　　
　　锯齿波电源脉冲波形前沿幅度缓变，可以提高加工表面质量。但加工效率不高。锯齿波电派又称为电极丝的低损耗电源，由于其电路比较简单。成本低，应用比较广泛。
　　
　　5、晶体管控制RC微精加工电源
　　
　　晶体管控制RC微精加工电源的原理实际上是在晶体管方波脉冲电源的基础上，增添了一个RC电路。放电间隙的能量与RC的数值有关，改变RC的时间常数和方波功率输出级的脉冲宽度，可以方便地控制单个脉冲能量。这给线切割机床加工的精加工带来很大的灵活性。在微精加工中使用较多。
　　
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