一种基于高频正负脉冲电源的深小孔电解加工装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于高频正负脉冲电源的深小孔电解加工装置，属于电解加工领域。

背景技术：

深小孔加工是通过电化学作用，加工出与工具电极截面相一致的孔型，其加工特点在于：工具电极无损耗、加工表面无冷作硬化层、孔口没有毛刺和飞边，不受材料特性的限制，表面质量好。但现有技术中，因电解反应在工具电极表面形成的难溶物质，造成短路发生，从而影响加工精度。

技术实现要素：

本实用新型为了去除因电解反应在工具电极表面形成的难溶物质，所采取的技术方案如下：

一种基于高频正负脉冲电源的深小孔电解加工装置，包括电解液槽、工件、工具电极、步进电机、高频正负脉冲电源、电解液循环系统、电解液入口端和机床；

所述电解液槽内设有工件；所述工件的上方设有工具电极；所述工具电极固定安装在机床的丝杠上；所述工具电极的运动驱动端与所述步进电机的驱动端相连；所述工具电极的电源信号输入端与所述高频正负脉冲电源的负极电源信号输出端相连；所述高频正负脉冲电源的正极电源信号输出端与所述工件的电源信号输入端相连；所述工具电极与电解液入口端相连；所述电解液入口端与所述电解液循环系统的电解液出口端相连。

所述高频正负脉冲电源包括变压器，整流电路，滤波电路，斩波电路，电流控制电路，中央控制器，脉冲发生器，驱动隔离电路和伺服驱动装置；

所述变压器的电能信号输入端与三相交流电相连；所述变压器的电能信号输出端与所述整流电路的电能信号输入端相连；所述整流电路的电能信号输出端与所述滤波电路的电能信号输入端相连；所述滤波电路的电能信号输出端与所述斩波电路的电能信号输入端相连；所述斩波电路的电能信号输出端与所述电流控制电路的电能信号输入端相连；所述电流控制电路的电能信号输出端即为所述高频正负脉冲电源的正极电源信号输出端和负极电源信号输出端；

所述电流控制电路的电流信号经过信号平均后与所述中央控制器电流反馈信号输入端相连；所述中央控制器的伺服驱动信号输出端与所述伺服驱动装置的驱动信号输入端相连；所述伺服驱动装置的驱动信号输出端与所述步进电机的驱动信号输入端相连；所述中央控制器的脉冲发生控制信号输出端与所述脉冲发生器的脉冲发生控制信号输入端相连；所述脉冲发生器的脉冲信号输出端与隔离驱动电路的脉冲信号输入端相连；所述隔离驱动电路的脉冲信号输出端与所述斩波电路的脉冲信号输入端相连；

所述高频正负脉冲电源还包括人机界面显示屏；所述人机界面显示屏的显示控制信号输入端与所述中央控制器的显示信号输出端相连。

进一步，所述斩波电路采用由四只MOSFET管构成的H桥电路结构。

进一步，所述工具电极采用管状结构，并且所述工具电极外侧涂有绝缘层。

进一步，所述工具电极的材料为钛合金。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：本实用新型涉及一种基于高频正负脉冲电源的深小孔电解加工装置，通过采用高频正负脉冲电源，可有效地排除电解加工间隙内部溶解废物、溶解热、气泡，减少工具电极表面产生绝缘物质，避免短路发生，可提高加工过程稳定性，以及工具电极使用寿命高等特性，其特点在于有效提高深小孔的加工精度，减少短路和工具电极的损耗，提深小孔结构的使用性能。

附图说明

图1是本实用新型所述一种基于高频正负脉冲电源的深小孔电解加工装置结构示意图；

图2是本实用新型所述正负脉冲波形的示意图；

图3是本实用新型所述高频正负脉冲电源的原理图。

具体实施方式

具体实施方式：结合图1至图3来说明本实施方式：本实施方式提所述的一种基于高频正负脉冲电源的深小孔电解加工装置，

一种基于高频正负脉冲电源的深小孔电解加工装置，包括电解液槽1、工件2、工具电极3、步进电机4、高频正负脉冲电源5、电解液循环系统6、电解液入口端7和机床；

所述电解液槽1内设有工件2；所述工件2的上方设有工具电极3；所述工具电极3固定安装在机床的丝杠上；所述工具电极3的运动驱动端与所述步进电机4的驱动端相连；所述工具电极3的电源信号输入端与所述高频正负脉冲电源5的负极电源信号输出端相连；所述高频正负脉冲电源5的正极电源信号输出端与所述工件2的电源信号输入端相连；所述工具电极3与电解液入口端7相连；所述电解液入口端7与所述电解液循环系统6的电解液出口端相连。

所述高频正负脉冲电源5包括变压器，整流电路，滤波电路，斩波电路，电流控制电路，中央控制器，脉冲发生器，驱动隔离电路和伺服驱动装置；

所述变压器的电能信号输入端与三相交流电相连；所述变压器的电能信号输出端与所述整流电路的电能信号输入端相连；所述整流电路的电能信号输出端与所述滤波电路的电能信号输入端相连；所述滤波电路的电能信号输出端与所述斩波电路的电能信号输入端相连；所述斩波电路的电能信号输出端与所述电流控制电路的电能信号输入端相连；所述电流控制电路的电能信号输出端即为所述高频正负脉冲电源5的正极电源信号输出端和负极电源信号输出端；

所述电流控制电路的电流信号经过信号平均后与所述中央控制器电流反馈信号输入端相连；所述中央控制器的伺服驱动信号输出端与所述伺服驱动装置的驱动信号输入端相连；所述伺服驱动装置的驱动信号输出端与所述步进电机4的驱动信号输入端相连；所述中央控制器的脉冲发生控制信号输出端与所述脉冲发生器的脉冲发生控制信号输入端相连；所述脉冲发生器的脉冲信号输出端与隔离驱动电路的脉冲信号输入端相连；所述隔离驱动电路的脉冲信号输出端与所述斩波电路的脉冲信号输入端相连；

所述高频正负脉冲电源5还包括人机界面显示屏；所述人机界面显示屏的显示控制信号输入端与所述中央控制器的显示信号输出端相连。

所述斩波电路采用由四只MOSFET管构成的H桥电路结构。

所述工具电极3采用管状结构，并且所述工具电极3外侧涂有绝缘层。

所述工具电极3的材料为钛合金。

在深小孔电解加工装置上，采用高频正负脉冲电源进行弯曲深小孔电解加工，在深孔电解加工过程中，工具电极3与机床的丝杠连接，工具电极3通过步进电机4驱动不断进入工件2内部；所述的工具电极3连接在机床上与电解液循环系统6连接；所述的工具电极3外侧涂有绝缘层，电解作用仅发生在工具电极3电解加工端面；所述的深小孔电解加工装置，采用高频正负脉冲电源5进行加工，可有效改善电解加工过程中，工具电极3表面形成的非金属氧化膜，进而减少电解加工中短路现象，提高弯曲孔电解加工稳定性，提高加工精度，提高工具电极使用寿命。

本实用新型的工作原理和过程：在深小孔电解加工过程中，当脉冲电源导通时，脉冲电流相当于普通直流电流的几倍甚至几十倍，瞬时高电流密度使金属从工件上分解下来，在阴极上产生气泡；当脉冲电源关断时，阳极区附近阳极溶解停止，阴极附近气泡不再增加，在持续流动的电解液作用下，电解加工间隙内部溶解废物、溶解热、气泡被排除，将有利于下一个脉冲周期继续使用高的脉冲电流密度；适当的负向脉冲可以去除工具表面阻碍电解反应的物质层的作用，采用正向脉冲和负向脉冲交替加工的模式，利用正向脉冲进行工件电解溶解，利用负向脉冲去除阻碍电解反应的难溶物质，可以使电解加工持续有效进行，避免短路的发生。

主回路由四只MOSFET管构成的H桥实现正负脉冲输出，隔离驱动电路将信号隔离并放大驱动MOSFET管，确保足够短的脉冲上升沿和脉冲下降沿，由检测电路，保护电源，在确保电流密度在可正常加工范围内，加工电压U越小越好，以保证最小间隙。在深小孔电解加工中，电流密度一般在400A/cm²-800A/cm²，电源选择为24V脉冲电源，在满足深小孔加工电压的基础上，提高电流密度，可以提高效率。

本实用新型的电路结构中，中央控制器所涉及的脉冲控制方法、电机驱动方法等相关控制方法均为现有技术中常规控制方法，如PWM控制等，本实用新型只是对深小孔电解加工装置的硬件结构进行改进，并未对深小孔电解加工装置中涉及的任何控制方法进行调整或改进。

本实用新型所述的一种基于高频正负脉冲电源的深小孔电解加工装置不局限与上述各个实施方式所描述的具体结构，还可以是上述各个实施方式所描述的特征的合理组合。