[实用新型]电火花线切割的纳秒级脉冲电源系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电火花切割用电源技术领域，具体涉及一种电火花线切割的纳秒级脉冲电源系统。

背景技术

电火花线切割技术是一种利用连续移动的细金属丝(多用钼丝)作电极，对导电工件进行脉冲电火花放电蚀除工件、切割成型的技术。

钼丝电极与导电工件两端施加电压，当电压达到一定阈值后，空气间隙被击穿，处于低阻状态，此时需要一定的技术限制电流的急剧上升，否则将烧毁电子器件和钼丝，烧伤工件。在现有的技术中，通常的解决方案是在放电主回路中串联大功率的电阻限流或者串联电感抑制电流的上升速度，使得电流在放电脉冲期间上升不超过安全值。这些方案简单易行但缺点显而易见，串联进电路的大功率电阻将消耗大部分能量用来发热，造成能源的极大浪费，同时产生的大量热量恶化了机床工作环境，也限制加工效率。串联电感的工作方式，仅仅是抑制了电流的上升速度，使得放电的电流波形类似于三角波，尖峰电流的存在不仅加速了钼丝的损耗，切割表面光洁度的下降，而且还会限制放电脉冲平均电流的提升，影响加工效率。目前也有部分公司及科研机构对现有的脉冲电源做出了改进，在采用高性能处理器、增加额外的控制电路等研究方向上取得了一定的进展。但是电路规模变大变复杂，容易出现一系列的稳定性问题，并且成本显著提高，难以用于实际生产。

目前市面上的脉冲电源在加工大厚度工件时均存在一定程度的困难，多数脉冲电源不能对大厚度工件进行加工，部分脉冲电源可以对大厚度工件进行加工，但加工效率极其低下，加工成本过高，实用价值不大。

鉴于输出的单个脉冲能量越小，切割的表面光洁度就越好。现有的线切割脉冲电源输出的脉宽为us级，这使切割的表面光洁度受到了限制。因此减小放电脉冲宽度，是提高切割表面光洁度的一个重要方向。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种电火花线切割的纳秒级脉冲电源系统。

电火花线切割的纳秒级脉冲电源系统，包括电源本体，所述电源本体包括微控制器系统模块、整流模块、电能转换模块和高频脉冲模块，所述微控制器系统模块的一端外接有辅助电源输入接口和若干输入输出接口，所述输入输出接口包括脉冲输出使能输入接口、丝速控制接口、组态号接口和通信接口，所述微控制器系统模块的另一端分别与电能转换模块、高频脉冲模块相连，所述电能转换模块与高频脉冲模块之间相互连接；所述整流模块的一端外接有电源输入接口，所述整流模块的另一端分别与脉冲输出接口、高频脉冲模块相互连接，所述高频脉冲模块的另一端外接有脉冲输出接口。

优选的，所述微控制器系统模块采用ARM架构微控制芯片。

进一步，所述电能转化模块包括若干电感和MOS管I，所述电感包括电感A、电感B和电感C，所述MOS管I包括MOS管A、MOS管B、MOS管C、MOS管D、MOS管E和MOS管F，所述MOS管I上设有漏极、源极和栅极，所述MOS管A、MOS管B、MOS管C、MOS管D、MOS管E以及MOS管F的栅极均与微控制器系统模块相连；所述MOS管A、MOS管B以及MOS管C的漏极一侧连接在一起并与整流模块相连，所述MOS管D、MOS管E以及MOS管F的源极一侧连接在一起也与整流模块相连；所述MOS管A的源极与MOS管D的漏极相串联并与电感A的一端相连，所述MOS管B的源极与MOS管E的漏极相串联并与电感B一端相连；所述MOS管C的源极与MOS管F的漏极相串联并与电感C一端相连，所述电感A、电感B、电感C的另一端均与高频脉冲模块相连。

进一步，所述高频脉冲模块包括电容A、若干个焊接端子、MOS管II和二极管；所述焊接端子包括接线端子A、接线端子B、接线端子C和接线端子D，所述接线端子A和接线端子B连接在一起后与电容A的前端相连，所述线端子C和接线端子D连接在一起后与电容A的后端相连，所述电容A的前端和后端均与脉冲输出接口相连；所述MOS管II包括相并联的MOS管G和MOS管H，所述MOS管II上设有漏极、源极和栅极，所述MOS管G的栅极、MOS管H的栅极均与微控制器系统模块相连；所述二极管包括二极管C以及并联在一起的二极管A、二极管B、二极管D，所述二极管A、二极管B和二极管D的阴极连接在一起并与电容A的前端相连，所述二极管A、二极管B和二极管D的阳极连接在一起并分别与MOS管G的漏极、MOS管H的漏极、二极管C的阳极相连，所述MOS管G的源极和MOS管H的源极与电容A的后端相连，所述二极管C的阴极与整流模块相连。