ｃｉｖｄ ｔｈ ｍ ｍ ，ｈ ａａ ｅｅｓ ｆ ｈ ｏ ｅ ｓｐ ｌ ｃｎｂ ｄｕｔｄｏ ｎ ｙｔｅｈｓ ｃｒ— ｈｅｅ ．Ａ ｅｓ ｅｔ ｅ ｔｅｐ ｒｍ ｔ ｅｐｗ ｒ ｕ ｐｙ ａ ｅａｊｓ ｎｌ ｅｂ ｏｔ ｏ ｔ ａ ｉ ｒｏｔ ｅ ｉ ｈ ｎ
ｐ ｔｒ ｏ ｈｅ ｅｅ ｔｏ ｈ ｍ ｉａ ｉｒ －ｍａ ｈ ｎ ｎ ｙ ｔｍ ． Ｔｈ ｙ ｔｍ ｅ ｔ ｎ ｉａ ｅ ｔ ａ ａ ａ ｅｅ ｓ ｓ ｃ ｓ ｕ ｅ ｆｔ ｌ ｃｒ ｃ ｅ ｃ ｌｍ ｃ ｏ ｃ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｅ ｓ ｓｅ ｔ ｓｓｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｔｐ ｒｍ ｔ ｒ ｕ ｈ ａ
相 较 于其他 微 细加 工 方 法 ， 细 电化 学 加 工 具 有 微
非 接触 、 削 力 、 热 熔 除等 特 点 ， 无切 无 已经 在 某 些 特 殊
的微 细 加 工 场 合 获 得 较 好 效 果 。利 用 这 种 工 艺 ，
德 国 Ｆｉ Ｈ ｂ ｒ 究 所 、 国 的 Ｉ Ｍ 以及 国 内的 ｒ — ａｅ 研 ｚ 美 Ｂ
滤 波 ， 成 直 流 电 压 。。 电 路 存 在 外 部 干 扰 时 ， 形 ： 若
南京 航 空航 天 大 学 胡 、 海 交 通 大 学 等机 构 先 后 Ｊ上
制作 了微米 量级 的微 孔 、 、 与 其他 微细 结构 。 槽 坑
电源及 其 品 质 是 微 细 电 化 学 加 工 的 关 键 影 响 因
数， 产生高频脉冲控制信号。结构如图 ４ 主要由单片 ，
机及外 围电路 、 Ｐ Ｄ及 控 制逻 辑 、 线 驱 动及 极 问脉 ＣＬ 总
冲采样 与转 换 电路构 成 。
图 ２ 脉 冲 电源 的主 电路
图 中的 删
为 电源开 关控 制信 号 ， 由系统计 算 机
直接 控制 ， 通过 固态 继 电器 Ｓ Ｒ实 现 电 源 的开关 。通 Ｓ
１ 工 作 原 理 与 总 体 结 构
１ １ 工作原 理 ．
纳秒 脉 冲电源 的 直 流部 分 电路 结 构 如 图 １所 示 ， ２０Ｖ工 频交 流 电经 降压变 压 后进 人 全 桥整 流 与 电 容 ２ 滤 波 电路 ， 到直流 电压 。而后 ， 过 Ｒ 、 功 率 三 得 经 Ｃ与 极 管 Ｖ 成 的调 节 电路 ， 输 出端经 过 电容 Ｃ 再 次 Ｔ构 在
利 用纳 秒 及 以下级 持续 时 间的超 短脉 冲 电流去 除 材料时， 电化学 加工 能 够 将 电化学 蚀 除局 限在 电极 顶 尖 散 腐 纳 极
室 阶段 ， 尚存 在 参数 调节 范 围有 限 、 较 为单一 等 问 功能 题 。针 对上 述 问题 ， 结合 微细 电化 学加 工 的发展 ， 文 本
Ａｂｓｒ ｃ ： Ａｃ ｏ ｄｎｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｆｅ ｅ ｔｏ ｈ ｍｉ ａ ｉｒ —ｍａ ｈ ｎ ｎ ｔａ ｔ ｃ ｒ ｉ ｈ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔｒｏ ｌｃ ｒ ｃ ｅ ｃ ｌｍ ｃ ｏ ｃ ｉ ｉ ｇ，ａｎａ ｏ ｅ ｏ ｕ ｓ ｏ ｒｓ — ｎ ｓ ｃ ｎｄ ｐ ｌｅ ｐ ｗｅ ｕｐ
ｐｙ ｉ ｖ ｌ ｐ ｄ ｗｉ ｌ ｓｄｅ ｅｏ ｅ ｔ ａ ＣＰＬＤ ｅ ｉｅ ＥＰＭ７１ ０，ａ ｄ ａ ８ ｂ ｔ ｍｉｒ ｃ ｎｔｏｌｒ Ｓ ｈ ｄ ｖｃ ６ ｎ ｉ ｃ ｏ ｏ ｒ ｌｅ ＴＣ１ ２Ｃ５ ０Ｓ Ａ６ ２． Ｓ ｅ ｉ ｌ ｐ ｃａ ｋ ｙ ｏ ｒ ｎ ２ ２ ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｃｒ ｕ ｔｕ ｅ ｏ ｒ ｍｅ ｅ ｅ ｔ ｓｂ ｌ ，ａ ｄ ｄｉｐ ａ ｉｃ ｔｗｉ ｅ ｂ ａ ｄ ａ ｄ ＲＳ ３ ｏ ｎ ｃ ｔｏ ｉｃ ｉ ｓ ｄ ｆｒｐａａ ｔｒ ｓ ｔｉ ｉ ｕｉ ｎｇ ｔ ｎ ｓ ｌｙ ｃ ｒｕｉ ｔ ｈ １ ６ ４ ＬＣＤ ｄ ｌ ｓ ａｓ ｅ ｌｚ ｄ Ｓ ｈ ｔｆｉ ｎ ｌ ｎ－ｍａ ｈｎｅ ｉ ｔｒａ ｅ ｆ ｔ ｐ ｗｅ ｓ ｐｐ ｙ ｓ ａ ２８ ｍｏ ｕ ｅ ｉ ｌｏ ｒ ａｉｅ Ｏ ｔ ａ ｒｅ ｄ ｙ ｍａ ｃ ｉ ｎ ｅｆ ｃ ｏ ｈｅ ｏ ｒ ｕ ｌ ｉ －
素， 高频 、 脉 宽脉 冲 电源是微 细 电化 学加 工 的重要 研 窄
究 内容 ¨ ｍ 。 目前 ， 细 电化 学 加 工 电 源 尚处 在 实 验 ’ 微
升 高 ，Ｔ 基一 射 级 电压 下 降 ， Ｖ 。 发 基级 电 流 随 之
江 苏 省 自然 科 学 基 金 （ Ｋ ０ ９ ５ ） 江苏 省 高校 ｆ然 科 学 基 金 （９ Ｊ４ ０ ０ ） 南 京 工 程 学 院基 金 （ Ｘ ００ ４ Ｂ ２０ ３ ０ ； １ ０ ＫＢ６０５ ； Ｋ Ｊ７０ ）
因此 ， 出电压 较 为稳定 。 输
放大电路 ，ｉ Ｓ ｇ被放大至加工电压 ； 通过 Ｒ 、 Ｒ 构 Ｑ与 成 的电 流放大 ， 电极 一 工具 之 间得 到实 际加工 电流 。
图 ３ 脉 冲 电 源 的结 构 组 成
图 １ 脉冲 电源 直流部分 电路
系统 提供 两种模 式 对 电源输 出的脉 冲信 号进 行 设
ｊｓ ｄｔ ｌｓ ｔａ ０ ｎ ， ｈｃ ｕｔ ｌ ｆ ｌ ｔ ｃｅ ｉａ ｍ ｃｏ ｍａｈｎｎ ． ｕ ｔ ｓ ｈ ｎ２ ｓ ｗ ｉ ｉ ｓｉ ｂｅｏ ｅｅ ｒ ｈ ｍ ｃｌ ｉｒ— ｃ ｉｉｇ ｅ ｏｅ ｈｓ ａ ｒ ｃｏ
Ｋｅ ｗｏｒ ｙ ｄｓ：Ｅｌｃ ｒ ｃ ｍｉａ ｃ ｏ ｅ ｔｏ ｈｅ ｃ ｌＭｉ ｒ －ｍａ ｈ ｎ ｎ ｃ ｉ ｉ ｇ；Ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ；Ｎａ ｓ ｃ ｎ ｏ ｒＳ ｐ ｌ ｎｏ ｅ ｏ ｄ；Ｐｕ ｓ ｒ ｍｅ ｅ ｌｅ Ｐａａ ｔｒ
摘 要： 根据微 细 电化 学加 工 的工艺 特 点 ， 用 Ｃ Ｌ 器 件 Ｅ Ｍ７ ６ 采 ＰＤ Ｐ １０与 ８位 单 片 机 Ｓ Ｃ ２ ５ ６ Ｓ 设 计 Ｔ １ Ｃ Ａ ０ ２，
了微 细 电化学 加工 纳秒 脉 冲电 源 。脉 冲 参数 设 置 通 过 专用 键 盘 或 Ｒ ２ ２实现 ， Ｓ３ 参数 显 示 采 用 国显 电子 的 １８ ４液 晶模 块 实现 ， ２６ 人机 界面 友好 。通 过 Ｒ ２ ２ 电源 可 以接 受主 控计 算 机 的 实 时参 数 调 Ｓ３ ，
过适 当 的控制 逻 辑 ， 态 地 改 变 控 制 信 号 ｓ 的高 低 动
电平 状态 ， 现 开关 管 Ｑ． Ｑ 的通 断时 序 ， 实 与 即在 工 具 电极 与工 件之 间得 到加工 要求 的脉 冲 电流 。
１ ２ 系统 结构 ．
罔
图４ 逻辑控制 电路原理
善 哥
电源 的系统结 构如 图 ３所示 ， 受运 算速 度 限制 ， 系
主
一
・
ｌ 主题 ：特种加Ｚ技术
。 １ ｐＣ ！ｐ ｃ ｌ ｃ Ｉ ｎ ｝ ｃ ｎ ｌ￣ Ｏ Ｉ ｂ ｅ ｌ ￥ ａ Ｍａ ｎｎ ａ ｅ ｈ ｏｏ Ｙ Ｉ
减小 ， 引起发射极电流下降 ， 拉低输 出直 流电压 Ｖ ； 反之 ， ｉ下 降一 上 升一 基 极 电流 增 大一 ： 升 。 Ｖｃ ） 上
极， 形成 脉 冲电流 脉宽 ； 反之 ， 制信 号 ｓ 控 ／ 高 电平 ， ｇ为
开关 管 Ｑ， 和导 通 ， 止 ， 到 加 工 电 流 脉 问 。 电 饱 Ｑ截 得 路 中的 Ｑ 、 ．Ｑ 选用 ２ ２ ６ Ｎ ３ ９系列 高频 开关 管 ， 高开 关 最 速度小 于 ２ ｓＤ， 用 Ｂ Ｖ ６系列 快恢 复 二极 管 ， ０ｎ； 选 Ｙ２ 反
Ｚ ＨＡＮＧ Ｊａ ｈ ａ，ＧＥ Ｈｏ ｇ ｕ，Ｌ ｎ ｓ ｅ ｇ ＡＮＧ Ｌ ｉｎ ｕ ｎｙ ＩＨｏ ｇ ｈ ｎ ，Ｆ ｉ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｕ ｍ ｔ ｎ ａｊ ｇＩｓｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ａｊ ｇ２ １７ Ｈ Ｓ ｈｏ ｏ Ａ ｔ ａｉ ，Ｎ ｎｉ ｎｔｕｅ ｆ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉ ，Ｃ Ｎ） ｏ ｏ ｎ ｉ Ｔ ｏ ｎ １ １６
出低 电平 ， 开关 管 Ｑ。 止 ， ： 和导 通 ， 截 Ｑ饱 电流经 开关 管 Ｑ 由工件 流 向工 具 电极 ， 过 工 具 电极 到 达 电 源 阴 ， 经
少， 同时微 细加 工对 电源 的控制 实 时性要 求不 高 ， 加之
串 口通讯 简洁 可靠 ， 在工业 现场 应用 较 为广泛 ， 因而系 统 选用 串行 通讯 实现 电源 与 主控 计 算 机 的数 据 交互 。 通 过 串行通 讯 接 口 Ｒ ２ ２ 微 细 加 工 系 统 主 控 计 算 机 Ｓ３ ， 可 以直 接对 脉 冲的脉 宽 、 问等 参数进 行 设定 ， 脉 通讯 波 特 率选 择 １５２ ０ Ｂ Ｓ 考 虑 到实 际 应 用 ， １ ０ ／ ； 系统 按 键 较
整 。测试 表 明 ， 宽 、 间等 脉 冲参数 可调 ， 脉 脉 且调 节方 便 ， 用 性 强。 输 出脉 宽 、 间可 以调 至 ２ ｓ 通 脉 ０ａ
以 下 。 于微 细 电化 学 加工 。 适
关键 词 ： 细 电化学 加工 电源 微
中图分 类 号 ： Ｇ６ ２ Ｔ ６
纳秒
脉 冲参 数
向恢 复时 间 ３ Ｓ ０Ｉ 。 Ｉ
少 ， 而采用 独立 式键 盘 ， 接送 单 片机 Ｐ Ｌ供检 索 。 故 直 Ｉ 这里 的单 片机 系 统 指单 片 机 最 小 系 统 ， 括 时 钟 包
电路 与 复位 电路等 。
２ 逻 辑 控 制 电路 设 计
２ １ 电路 原理 ．
逻辑 控制 电路接 收 串行通 讯或 键盘 输入 的脉 冲参
主题 ：特种加工技术 ｌ
Ｉ ｐｃ ： ｐ ｃａ Ｍａ ｈｎｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ’ ｏ ｔｓ ￣ ｅ ｔｌ ｃ ｉ ｇ Ｉ ｃ ｎ ｌｇ ｉ
微 细 电化 学 加 工 纳 秒 脉 冲 电源 的研 制
张建华 葛 红宇 李宏胜 方 力
（ 南京工 程 学院 自动化 学 院 ， 苏 南京 ２ １６ ） 江 １ １ ７
ｐ ｌ ｕａ ｏ ｎ ｕｓ ｔ ｖｌ ｒ ｏ ｔｏｂ ｄｕｔ ．Ｔ ｅｐ ｌ ｕａ ｏ ｒ ｕｓ ｔ ｖｌ ａ ｅａ — ｕｓ ｄ ｒｔ ｎａ ｄｐ ｌ ｉ ｅ ａ ａｅ ｐ ｔ ｅａｊｓ ｄ ｈ ｕｓ ｄ ｒ ｉｎｏ ｌ ｉ ｅ ａ ｃｎｂ ｄ ｅ ｉ ｅｎ ｒ ｅ ｅ ｔ ｐ ｅｎ ｒ