線切割放電加工是以去離子水為加工液，因此在放電加工過程中常會伴隨著電解作用的產生，而電解作用對於加工物會造成變質層增厚、工件表面產生劣化以及加工精度變差的影響，進而降低加工品質以及工件壽命。本論文目的是研發線切割放電加工精修電源，首先設計抗電解放電迴路，再利用複雜型可規劃邏輯晶片進行脈波控制電路的設計與實現，而本論文所設計之精修電源迴路具有雙洩流的特色，利用兩組電晶體，分別針對不同極性放電進行洩流之動作，並且利用四組電晶體來達到極性交換之目的，可抑制電解作用的發生，調整放電迴路中的限流電阻值高低，可提供500 KHz之高頻低能量放電脈波。在電源性能測試方面，經過實驗後得知在放電過程中，放電迴路中的電阻增大會造成放電電流峰值的降低；放電電流持續時間可由放電電容值調整，若放電電容值越大放電能量也越大，因此會造成放電電流時間的增加，而放電時間增大會使放電電流峰值以及變質層厚度增加；在加工測試方面，利用田口式實驗計畫法來探討各加工參數對於表面粗度之影響由變異數分析得知負極性放電時間與限流電阻為其顯著因子，且負極性放電時間增加會使表面粗糙度上升，而限流電阻增加卻會造成表面粗糙度下降。而經由加工鈦合金以及碳化鎢兩種特殊材料證實本論文所開發之電晶體電容式精修電源迴路確實可抑制電解作用的發生，此電源系統可提供短脈衝之放電電流，確實抑制放電痕的產生，在經過割一修四之精修步驟之後，可得到表面粗糙度Ra為0.22μm之鏡面加工。

This paper presents the development and application of a new fine finish power supply in Wire-EDM. The transistor-controlled power supply composed of a full-bridge circuit, two snubber circuits and a pulse control circuit was designed to provide the functions of anti-electrolysis, high-frequency and very low energy pulse control. Test results indicated that the pulse duration of discharge current can be shortened through the adjustment of a capacitance in parallel with the sparking gap. A high current-limiting resistance results in a decrease of discharge current. Discharge current increases as the increase of pulse-on time and thus contributing to an increase in thickness of recast layer. Experimental results not only verify the usefulness of the developed fine finish power supply in eliminating titanium’s bluing effect and reducing micro-cracking in tungsten carbide caused by the electrolytic effect, they also demonstrate that the developed system can achieve a fine surface finish as low as 0.22 μm Ra.

誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 IV
表錄 VII
圖錄 VIII
第一章 序論 1
1.1引言 1
1.2文獻回顧 3
1.2.1電解氧化的影響 3
1.2.2抗電解電源迴路 4
1.2.3加工精度探討 5
1.2.4放電加工參數最佳化 6
1.3研究目的與方法 8
1.4本文結構 9
第二章 放電加工技術 11
2.1 放電加工原理 11
2.1.1放電現象說明 11
2.1.2放電的基本轉換過程 12
2.1.3 放電火花之結構 13
2.2放電電源系統 16
2.2.1依放電迴路分類 16
2.2.2依放電能量分類 17
2.2.3 線切割放電加工機之電源系統 18
2.3線切割放電加工特性 21
2.3.1 加工速度 21
2.3.2加工精度 22
2.4加工參數變化的影響 23
第三章 極性交換精修電源系統設計 27
3.1 放電迴路設計 27
3.1.1 低能量的放電迴路設計 28
3.1.2極性交換精修電源迴路設計 29
3.1.3極性交換精修電源迴路脈波控制時序 30
3.1.4電晶體驅動電路設計 33
3.2放電迴路製作 34
3.3脈波控制電路之設計 37
3.3.1極性交換放電迴路之脈波控制訊號 39
3.4脈波控制訊號之實現 39
3.5 田口式實驗計畫法 42
第四章 實驗設備與實驗規劃 46
4.1加工設備 46
4.2量測設備 49
4.3 電源性能測試實驗規劃 51
4.3.1 放電時間與放電電流之關係 51
4.3.2 限流電阻與放電電流之關係 52
4.3.3 放電電流與變質層之關係 52
4.4 加工測試實驗規劃 52
4.4.1 抗電解加工測試 53
4.4.2 田口式實驗計畫法 53
4.5 加工特性量測 56
第五章 實驗結果與分析 58
5.1極性交換精修放電波形 58
5.1.1放電波形分類 58
5.2結果與分析 61
5.2.1放電時間對放電電流峰值之影響 61
5.2.2 限流電阻對放電電流峰值之影響 62
5.2.3放電電流對變質層之影響 63
5.2.4 抗電解加工測試 65
5.2.5精修加工特性分析 67
5.3 表面細緻化達成 73
第六章 結論與建議 80
參考文獻 82
附錄一 87

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