放电脉冲能量是影响线切割加工性能的重要因素,本文针对在我国应用十分广泛的高速走丝线切割加工机床,开展了单个脉冲能量控制技术的研究,引入等能量脉冲控制策略,研制出适用于高速走丝线切割机床的等能量高效脉冲电源。本课题的研究成果可直接运用于在我国应用十分广泛的高速走丝线切割加工机床上,对于提高其加工效率、增强其市场竞争力有着十分重要的现实意义。 本文首先分析了影响单脉冲放电能量的因素,提出控制脉冲放电能量大小的关键在于控制脉冲的放电持续时间,通过对单个脉冲放电持续时间的有效控制可以实现每一个放电脉冲的能量基本一致。并研究了等能量脉冲线切割加工具有提高脉冲利用率、提高单脉冲的蚀除量、强化极性效应、延长电极丝的使用寿命等特点。 为了在高速走丝线切割机床上进行等能量脉冲加工实验,随后研制了数字式等能量线切割脉冲电源。在该电源中,采用两组4位拨码开关来设定放电持续时间和脉冲间隔,利用在间隙击穿时自身输出级限流电阻上的电压变化实现了对放电时刻的检测,并采用可编程计数器8253对标准时钟脉冲的计数完成了放电持续时间及脉冲间隔的控制。结果表明,所研制的等能量脉冲电源能够保证每个脉冲的放电持续时间相等,具有时间控制精度高、稳定性好、参数调节范围广等优点。 此外,为了实现控制系统与等能量脉冲电源的良好匹配,还对机床的控制系统进行了研究。系统采用上位PC机加下位控制模块的主从式两级控制结构,用Visual Basic开发出上位控制软件,主要实现人机交互及数据预处理等功能。下位控制由89C52单片机控制,包括间隙放电状态的检测、断丝及换向检测、断电检测、步进电机驱动等电路模块,主要完成自动伺服进给控制等实时性要求较高的任务。 最后采用本文研制的等能量脉冲电源和控制系统,进行了线切割加工工艺实验研究。在不同材料、不同电参数情况下,以加工效率及表面粗糙度为评价指标对等能量脉冲电源与传统等频脉冲电源线切割加工效果进行了对比分析。研究结果显示,等能量脉冲电源由于可有效提高脉冲利用率,提高单个脉冲的蚀除量,强化极性效应,因此在保持相近的表面粗糙度前提下,可比传统的等频脉冲电源至少提高加工效率17%以上。