微細電火花加工脈沖電源及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著社會科技與納米技術(shù)的不斷發(fā)展，精密化和微型化是現(xiàn)代制造業(yè)加工的重要發(fā)展方向之一，微機電系統(tǒng)(MEMS)因其體積小、能耗低、集成度高等一系列優(yōu)勢被視為21世紀最重要的發(fā)展技術(shù)之一，在許多精密儀器行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用需求。在微細加工領(lǐng)域中，微細電火花加工屬于非接觸性加工，它擁有低加工應(yīng)力、加工效果無毛刺和易處理高硬度質(zhì)料的長處，普遍地應(yīng)用在航空航天、汽車、生物醫(yī)療儀器這些行業(yè)，是加工微細軸、孔、深小孔最重要的手段之一，其研究和發(fā)展一直是工

2、業(yè)界與學術(shù)界的關(guān)注對象。
　　本文的研究目的主要包括微細電火花加工微能脈沖電源的研究及其放電控制系統(tǒng)的研究。首先簡要綜述了微細電火花加工的研究背景及意義，介紹了微細電火花加工技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展歷程及國內(nèi)外現(xiàn)狀，研究分析了微細電火花的加工機理及放電特性。根據(jù)微細電火花加工電源的高頻、微能特性，設(shè)計了以RC放電為主放電回路的可控RC脈沖電源拓撲電路，該電源主要包括了EMI濾波模塊、PWM驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、短路保護模塊、上下機通訊模

3、塊，電源以MOSFET晶體管作為高頻開關(guān)控件，采用小電阻限流，得到高頻窄脈寬電壓，實現(xiàn)微細能量加工。
　　本文設(shè)計的電源加工控制系統(tǒng)是以FPGA，即現(xiàn)場可編程門陣列和Nios軟核系統(tǒng)處理器作為控制中樞，可以完成加工電壓及電流的信號采集并且充當脈沖發(fā)生器，采用衰減電路及八位數(shù)據(jù)并聯(lián)采集的方法采集加工間隙平均電壓和加工電流設(shè)置上下閾值判斷電火花加工狀態(tài)，以RS232串口通訊實現(xiàn)上位機對電源加工參數(shù)的調(diào)節(jié)。微細電火花加工平臺為多功能微機