气体介质电火花加工高频脉冲电源研究
发布时间：2021-08-01 23:55
气体介质电火花加工具有对加工环境友好、工具电极损耗低、白层和热影响层较薄、放电凹坑直径大深度小等特点,被业界认为将来可作为新型的电火花加工技术。基于上述优点及气中电火花加工放电通道扩展迅速、能量密度集中于放电通道形成初期的分析,本文提出高频窄脉宽电源适合于气中电火花精加工,并开展了气中电火花加工高频脉冲电源的研究。由于气体介质物化特性不同于传统的液体介质,因此电源系统设计应与气体间隙放电特性相符。为此,本文首先针对气体放电间隙作为电源负载的特性进行研究,并依据极间放电波形的分析结果提出了电源设计指标,完成了气体介质电火花加工脉冲电源的研制。本文的研究有助于深入了解窄脉宽下气体介质电火花加工性能,促进气体介质电火花加工机理的研究及加工性能的改善。本文的主要研究内容:首先,基于气体放电理论,并结合气体放电加工实验结果分析,利用电路仿真软件LTspice创新性地建立了气体介质放电间隙的等效电路模型,从理论上建立加工条件与放电波形的关系。利用该模型分别在矩形脉冲电源和RC电源模式下不同参数对放电波形的影响进行了仿真研究,得到了加工参数的适合范围与不同电源模式对放电的影响。仿真发现了最小维持电流...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气中电火花加工原理示意图
不存在击穿延时，但也可以认为是有效放电。这对制定气体介质电火花加工电源脉冲控制针对暂态电弧的抑制方法具有一定指导意义。图1-2 气中电火花加工准爆炸模式示意图[13]国内外学者通过对试验设备的改进或使用复合加工技术提高了对气中电火花加工性能。如 P. Govindan 和 S. Joshi[14,15]等人通过在电极周围增加围栏和脉动磁场辅助，来限制放电通道的扩展，以提高材料去除率。磁场辅助下加工精度和表面质量也都都有所提高，如图 1-3 所示。在国内，中国石油大学刘永红[16]提出了引入雾化去离子水作为工作介质的高速气雾电火花加工，该介质冷却能力和介电常数较高，对加工表面质量和材料去除率等工艺指标均有积极影响。山东大学白雪[17]对混粉准干式电火花加工进行了研究，混粉增大了放电间隙，使排屑条件得到了改善，从而减少了短路放电，提高了加工速度，但失去了气体介质环境友好的特点。台湾学者林严成[18]结合磨料射流加工、超声振动辅助和气体介质
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- 4 -图1-3 气中电火花加工围栏示意图[14]图1-4 复合加工方式原理图[18]Eckart Uhlmann[19]分别在氧气、氩气和去离子水介质中进行了微小孔电火花加工对比实验研究。在加工结果和极间检测信号分析两方面对介质对电火花加工的影响进行了评价。在采用实验探究的优化参数下，氧气的加工时间最短，加工0.7mm厚的 Si3N4-TiN 陶瓷仅需 3.8s，仅为去离子水中加工时间的三分之一。但电极损耗和小孔开口直径误差相比其他两种介质较高。通过检测间隙电压、电流波形以及主轴伺服位置发现，相比于去离子水，氧气中击穿放电发生的非常快，甚至没有足够的时间使开路电压上升到设定值，间隙电压较小，减小了伺服位移距离，有利于提高放电率，从而提高材料去除率，介质为去离子水和氧气时间隙电压电流概况如图 1-5 所示。a) 去离子水 b) 氧气图1-5 介质为去离子水和氧气时间隙电压电流概况[19]瑞士学者 Macedo、Wiessner.M 等[20]人采用等离子诊断技术对不同条件下的干式电火花加工进行了研究，发现在应用点状阴极时，无论峰值电流、电极材料和阳极形状如何变化，都会形成阳极主导的放电。同时这些参数的变化对等离子通道内的?
【参考文献】：
期刊论文
[1]第十五届中国国际机床展览会特种加工机床评述[J]. 吴国兴. 电加工与模具. 2017(03)
[2]电火花脉冲电源研究现状及发展趋势[J]. 肖菊兰. 科技创新与应用. 2016(36)
[3]节能型电火花加工脉冲电源的研究[J]. 黄瑞宁,李毅,刘晓飞. 中国机械工程. 2016(18)
[4]混粉准干式电火花加工介质击穿机理研究[J]. 白雪,张勤河,李田田,张亚. 机械工程学报. 2012(07)
[5]高频窄脉宽微细电火花加工用微能脉冲电源的研究[J]. 张勇,赵航,王振龙,赵万生. 制造技术与机床. 2007(10)
[6]微细电加工脉冲电源的研究进展[J]. 宋博岩,刘明宇. 电加工与模具. 2007(S1)
[7]气体放电加工基础工艺试验研究[J]. 李立青,赵万生,狄士春,王振龙. 机械工程学报. 2006(02)
[8]异形型腔组合电加工数字化制造技术研究[J]. 赵建社,徐家文,云乃彰,房景仕. 航空学报. 2006(01)
[9]RC脉冲电源维持电压问题的研究[J]. 李文卓,颜国正,蔡彬,赵万生. 电加工与模具. 2005(04)
[10]高效节能电火花加工脉冲电源的研究进展[J]. 宋博岩,王玉魁,赵万生. 电加工与模具. 2004(06)
博士论文
[1]电火花加工间隙放电特性及自适应与节能脉冲电源的研究[D]. 凡银生.哈尔滨工业大学 2017
[2]微小孔电火花加工过程控制系统的研究[D]. 蒋毅.上海交通大学 2011
[3]超声振动—气体介质电火花复合加工技术及机理研究[D]. 徐明刚.山东大学 2007
硕士论文
[1]气体介质电火花加工间隙特性及伺服控制系统研究[D]. 王运航.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于单脉冲实验的气中电火花温度场模型建立及仿真研究[D]. 郭晨皓.哈尔滨工业大学 2016
[3]碳化硅MOSFET应用技术研究[D]. 陆珏晶.南京航空航天大学 2013
[4]气中单脉冲电火花放电的蚀除机理研究[D]. 吕先崇.哈尔滨理工大学 2011
[5]电火花加工脉冲电源智能控制器的研究[D]. 吴仕鹏.中国石油大学 2008
本文编号：3316475
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气中电火花加工原理示意图
不存在击穿延时，但也可以认为是有效放电。这对制定气体介质电火花加工电源脉冲控制针对暂态电弧的抑制方法具有一定指导意义。图1-2 气中电火花加工准爆炸模式示意图[13]国内外学者通过对试验设备的改进或使用复合加工技术提高了对气中电火花加工性能。如 P. Govindan 和 S. Joshi[14,15]等人通过在电极周围增加围栏和脉动磁场辅助，来限制放电通道的扩展，以提高材料去除率。磁场辅助下加工精度和表面质量也都都有所提高，如图 1-3 所示。在国内，中国石油大学刘永红[16]提出了引入雾化去离子水作为工作介质的高速气雾电火花加工，该介质冷却能力和介电常数较高，对加工表面质量和材料去除率等工艺指标均有积极影响。山东大学白雪[17]对混粉准干式电火花加工进行了研究，混粉增大了放电间隙，使排屑条件得到了改善，从而减少了短路放电，提高了加工速度，但失去了气体介质环境友好的特点。台湾学者林严成[18]结合磨料射流加工、超声振动辅助和气体介质
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- 4 -图1-3 气中电火花加工围栏示意图[14]图1-4 复合加工方式原理图[18]Eckart Uhlmann[19]分别在氧气、氩气和去离子水介质中进行了微小孔电火花加工对比实验研究。在加工结果和极间检测信号分析两方面对介质对电火花加工的影响进行了评价。在采用实验探究的优化参数下，氧气的加工时间最短，加工0.7mm厚的 Si3N4-TiN 陶瓷仅需 3.8s，仅为去离子水中加工时间的三分之一。但电极损耗和小孔开口直径误差相比其他两种介质较高。通过检测间隙电压、电流波形以及主轴伺服位置发现，相比于去离子水，氧气中击穿放电发生的非常快，甚至没有足够的时间使开路电压上升到设定值，间隙电压较小，减小了伺服位移距离，有利于提高放电率，从而提高材料去除率，介质为去离子水和氧气时间隙电压电流概况如图 1-5 所示。a) 去离子水 b) 氧气图1-5 介质为去离子水和氧气时间隙电压电流概况[19]瑞士学者 Macedo、Wiessner.M 等[20]人采用等离子诊断技术对不同条件下的干式电火花加工进行了研究，发现在应用点状阴极时，无论峰值电流、电极材料和阳极形状如何变化，都会形成阳极主导的放电。同时这些参数的变化对等离子通道内的?
【参考文献】：
期刊论文
[1]第十五届中国国际机床展览会特种加工机床评述[J]. 吴国兴. 电加工与模具. 2017(03)
[2]电火花脉冲电源研究现状及发展趋势[J]. 肖菊兰. 科技创新与应用. 2016(36)
[3]节能型电火花加工脉冲电源的研究[J]. 黄瑞宁,李毅,刘晓飞. 中国机械工程. 2016(18)
[4]混粉准干式电火花加工介质击穿机理研究[J]. 白雪,张勤河,李田田,张亚. 机械工程学报. 2012(07)
[5]高频窄脉宽微细电火花加工用微能脉冲电源的研究[J]. 张勇,赵航,王振龙,赵万生. 制造技术与机床. 2007(10)
[6]微细电加工脉冲电源的研究进展[J]. 宋博岩,刘明宇. 电加工与模具. 2007(S1)
[7]气体放电加工基础工艺试验研究[J]. 李立青,赵万生,狄士春,王振龙. 机械工程学报. 2006(02)
[8]异形型腔组合电加工数字化制造技术研究[J]. 赵建社,徐家文,云乃彰,房景仕. 航空学报. 2006(01)
[9]RC脉冲电源维持电压问题的研究[J]. 李文卓,颜国正,蔡彬,赵万生. 电加工与模具. 2005(04)
[10]高效节能电火花加工脉冲电源的研究进展[J]. 宋博岩,王玉魁,赵万生. 电加工与模具. 2004(06)
博士论文
[1]电火花加工间隙放电特性及自适应与节能脉冲电源的研究[D]. 凡银生.哈尔滨工业大学 2017
[2]微小孔电火花加工过程控制系统的研究[D]. 蒋毅.上海交通大学 2011
[3]超声振动—气体介质电火花复合加工技术及机理研究[D]. 徐明刚.山东大学 2007
硕士论文
[1]气体介质电火花加工间隙特性及伺服控制系统研究[D]. 王运航.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于单脉冲实验的气中电火花温度场模型建立及仿真研究[D]. 郭晨皓.哈尔滨工业大学 2016
[3]碳化硅MOSFET应用技术研究[D]. 陆珏晶.南京航空航天大学 2013
[4]气中单脉冲电火花放电的蚀除机理研究[D]. 吕先崇.哈尔滨理工大学 2011
[5]电火花加工脉冲电源智能控制器的研究[D]. 吴仕鹏.中国石油大学 2008
本文编号：3316475
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