钛合金电火花加工脉冲电源的研究

【摘要】： 钛与钛合金具有比强度高、耐蚀性好、热强度高、耐冲击等特点,在飞机、导弹、轮船、汽车、石油、化工、生物医学等领域被广泛应用。但钛合金导热性差,导致其切削加工性差。电火花加工方法作为一种非传统加工方法,在难加工材料的加工中具有很强的优势,特别是对于钛合金材料复杂型腔的加工,采用电火花成型加工具有较大的优越性。脉冲电源作为电火花加工机床的重要组成部分,影响着电火花加工的工艺指标。因此研制适合钛合金电火花加工的脉冲电源具有十分重要的意义。 首先用传统电火花加工脉冲电源进行了一系列单因素实验,初步掌握了电火花加工钛合金的规律,为专用脉冲电源的设计做准备。分析实验结果发现,钛合金加工后表面有明显的凹坑,电极表面明显凸起,加工过程中放电集中现象严重。因此本文提出了一种不对称交变脉冲电源,利用不对称交变脉冲的作用使放电点转移,使放电分布均匀,从而实现钛合金零件高效、精密电火花加工。 研制的不对称交变脉冲电源主要包括主振电路、驱动电路、功率转换电路和放电状态检测电路等几个部分。可以实现正向脉宽、负向脉宽、脉间在5μs-500μs可调,并且可以对放电状态检测信号进行及时的处理。放电主回路一共有九路MOSFET,前八路并联,第九路的作用在于产生交变不对称脉冲,以消除电火花加工钛合金的放电集中现象。 最后对研制的脉冲电源进行了调试以及与常规单向脉冲电源的工艺对比实验。研究表明:其余加工条件相同时,不对称脉冲电源的加工效率高于单向脉冲电源的加工效率,电极相对损耗减小,验证了所设计的脉冲电源的可行性。