数控线切割机床高频脉冲电源研究

论文摘要

脉冲电源是电火花线切割机床的主要组成部分,其性能直接影响到加工的各项工艺指标,因而一直为从事电火花线切割加工的人士所重视。电火花加工在尖端工业技术领域,例如精密机械工程、微型机械、微电子技术、生物医学工程以及航空航天,通信等方面有着广泛的应用前景。然而,目前线切割脉冲电源已经成为限制电火花线切割机床加工效率和质量进一步提高的瓶颈。本文分析研究了当前国内外电火花线切割加工(WEDM)的发展状况以及国内电火花线切割加工存在的问题,分析了传统电火花线切割加工脉冲电源的特点,以现有的电火花脉冲电源的理论和实践成果为基础,应用成熟的单片机及串行通信技术,研制出一种可精确调整电参数的高频脉冲电源。采用8253计数芯片并结合单片机通过软件方式共同完成对脉冲的发生及控制的功能,确保了产生脉冲的精度及可调节性,为电火花的后续加工提供了便利。该系统由脉冲产生模块、功率放大模块、键盘及显示模块以及上位机监控模块组成。脉冲产生模块为整个系统的高频脉冲来源;功率放大模块保证脉冲模块产生的脉冲有足够的能量来加工工件;键盘及显示模块用于人机交互,使操作更为简便;上位机监控模块实现了集散控制。而且在系统中利用软件进行了系统抗干扰设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 数控线切割机床的工作原理及特点
• 1.1.1 线切割机床的加工原理
• 1.1.2 线切割加工实现的基本条件
• 1.1.3 数控线切割加工的主要特点
• 1.1.4 本论文的研究意义和内容
• 1.2 数控线切割加工的发展背景
• 1.2.1 国内发展历史背景
• 1.2.2 国外线切割技术发展概况
• 1.3 高频脉冲电源的国内外发展状况
• 1.3.1 电火花加工脉冲电源的研究现状及发展趋势
• 1.3.2 小结
• 第2章 高频脉冲电源电参数的研究
• 2.1 加工工艺指标
• 2.2 线切割脉冲电源电参数对加工工艺指标的影响
• s的影响'>2.2.1 短路峰值电流i_s的影响
• i的影响'>2.2.2 脉冲宽度t_i的影响
• o的影响'>2.2.3 脉冲间隔t_o的影响
• i的影响'>2.2.4 开路电压u_i的影响
• 2.2.5 脉冲放电特性
• 2.3 电火花线切割加工对脉冲电源的要求和组成
• 2.3.1 脉冲电源的要求
• 2.3.2 脉冲电源的组成
• 2.4 小结
• 第3章 高频脉冲电源硬件系统研制
• 3.1 单片机应用系统的设计
• 3.2 总体设计
• 3.3 脉冲产生电路的硬件设计
• 3.3.1 微处理器的选择
• 3.3.2 脉冲发生器件8253
• 3.3.3 BCD拨码开关
• 3.3.4 可编程键盘/显示接口8279
• 3.4 脉冲驱动放大电路
• 3.4.1 功率放大电路概述
• 3.4.2 IGBT驱动电路
• 3.5 小结
• 第4章 高频脉冲电源软件系统开发
• 4.1 程序总体结构分析
• 4.2 下位机的程序分析
• 4.2.1 8253软件开发
• 4.2.2 可编程键盘/显示接口8279软件开发
• 4.2.3 下位机的串行通信
• 4.3 上位机系统软件分析
• 4.3.1 监控程序
• 4.3.2 上位机的串行通信的实现
• 4.4 系统抗干扰研究
• 4.4.1 硬件抗干扰
• 4.4.2 软件抗干扰
• 4.5 小结
• 第5章 试验分析
• 5.1 试验平台的搭建
• 5.2 试验结果分析
• 结束语
• 一、研究总结
• 二、进一步的工作
• 附录
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢