基于ISA的电火花线切割脉冲电源研究

论文摘要

电火花线切割脉冲电源把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流,以供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属。脉冲电源是影响电火花加工工艺指标的关键设备,其性能优劣直接影响到加工速度,精度,加工的稳定性,以及加工电极的损耗程度,同时也是产品换代的标志。自动化和智能化加工是电火花加工的重要发展方向,以往的脉冲电源在电参数调节方面不方便,因此,本文结合哈尔滨市科技攻关项目“空间曲面高速走丝电火花线切割智能制造系统”,对已有的线切割脉冲电源进行改进,使其适合智能化加工的需要,并设计了一种电火花放电状态的检测卡。文中首先叙述了电火花脉冲电源的发展状况及应用情况,简要介绍了各种电源的优缺点,在此基础上选取了双管正激并联DC/DC变换器作为电源的本体结构,然后介绍了电火花放电状态检测技术的发展状况,分析各种检测方法的特点,最后确定采用击穿延时法作为检测卡的设计方案。双管正激并联DC/DC变换器是电源本体结构设计的重点,文中详细分析了设计过程,并给出了相应的参数。在电源本体基础上设计了一个上位机控制的脉冲信号发生装置,上位机将电参数数据库中选定的电参数或者用户设置的电参数通过ISA口发送给下位机上的单片机,单片机设定8253的寄存器。8253产生相应的脉冲信号,控制电火花的产生。最后根据电火花放电的特点,设计了电火花放电状态检测卡,上位机利用Measurement Studio的控件采集状态信号,然后实时显示该放电状态。对应的智能制造系统就可以根据状态信号来及时调整加工电参数,来达到最佳加工效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电火花线切割加工电源发展状况及应用
• 1.1.1 电火花加工简介
• 1.1.2 国外电火花线切割加工电源发展状况及应用
• 1.1.3 国内电火花加工脉冲电源发展现状和趋势
• 1.2 电火花线切割加工中的间隙状态检测技术
• 1.3 本课题研究提出的背景和研究主要内容
• 1.3.1 课题的背景
• 1.3.2 主要研究内容
• 第2章 基于DC/DC 变换器的EDM 电源设计
• 2.1 双管正激并联DC/DC 变换器
• 2.1.1 双管正激并联DC/DC 变换器电路结构
• 2.1.2 双管正激并联DC/DC 变换器工作模态分析
• 2.1.3 双管正激并联DC/DC 变换器PWM 控制电路
• 2.2 EDM 电源电路结构
• 2.3 EDM 电源工作原理
• 2.3.1 电路工作原理分析
• 2.3.2 空载工作原理分析
• 2.3.3 正常放电情况电路工作原理
• 2.3.4 放电期间断弧情况分析
• 2.4 电源主要元件参数设计
• 2.4.1 DC/DC 变换器设计
• 2.4.2 滤波电感设计
• 2.4.3 输出整流二极管设计
• 2.4.4 续流二极管设计
• 2.4.5 输出电容设计
• 2.4.6 功率管M5 设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于ISA 的脉冲信号发生装置设计
• 3.1 脉冲信号发生装置简介
• 3.2 脉冲信号发生装置硬件电路
• 3.2.1 ISA 接口、译码和锁存驱动电路
• 3.2.2 双口RAM IDT7132
• 3.2.3 单片机和8253 可编程定时/计数器电路
• 3.2.4 功放电路
• 3.3 脉冲信号发生装置软件体系
• 3.3.1 电参数对加工工艺指标的影响
• 3.3.2 电火花加工电参数数据库
• 3.3.3 ISA 接口读写VC 实现
• 3.3.4 单片机程序设计
• 3.3.5 脉冲信号发生装置软件流程
• 3.4 本章小结
• 第4章 电火花放电检测卡设计
• 4.1 电火花放电状态分析
• 4.2 电火花放电状态检测卡设计
• 4.2.1 电火花放电状态检测卡硬件设计
• 4.2.2 电火花放电检测卡上位机软件设计
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢