مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

خطاهای ماشین‌کاری مسیرهای مستقیم و قوسی در برش وایرکات: تحلیل زاویای جرقه مراحل خشن‌کاری و پرداخت‌کاری

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
چکیده
فرآیند تخلیه الکتریکی سیمی یا وایرکات یکی از فرآیندهای پیشرفته تولید به‌ویژه برای ساخت قطعات ظریف با شکل‌های پیچیده و مواد سخت است. خطاهای ماشین‌کاری روی مسیرهای قوسی کوچک‌شعاع یکی از مهم‌ترین مشکلات این فرآیند است. در این تحقیق، خطاهای ماشین‌کاری برش سه‌مرحله‌ای وایرکات روی مسیرهای مستقیم و قوسی با استفاده از آزمون‌های تجربی بررسی شده است. برای شناسایی دلایل ایجاد این خطاها و جبران آنها، بار باقیمانده روی این مسیرها بعد از هر مرحله ماشین‌کاری به‌طور جداگانه اندازه‌گیری و تحلیل شد. سپس خطاهای ماشین‌کاری روی مسیرهای مذکور و عوامل ایجاد آنها به‌صورت تئوری و تجربی ریشه‌یابی و بحث شد. آزمون‌های تجربی نشان دادند که مرحله‌ خشن‌کاری، اثر مخرب قابل ملاحظه‌ای روی خطاهای ماشین‌کاری مسیرهای قوسی دارد و مراحل پرداخت‌کاری که بعد از مرحله خشن‌کاری انجام می‌شوند قادر نیستند این اثر مخرب را جبران کنند. گستره‌های زاویه‌ای جرقه‌زنی در مرحله خشن‌کاری مسیرهای قوسی محاسبه و اثر این گستره‌ها روی انحراف سیم از مسیر برنامه‌نویسی‌شده و خطاهای ناشی از آن تجزیه و تحلیل شد. همچنین، این تحقیق با تعریف مفاهیم و توسعه معادلات مربوط به محاسبه خطاهای مراحل پرداخت‌کاری، دستورالعمل نوینی برای ماشین‌کاری چندمرحله‌ای وایرکات این مسیرها پیشنهاد نموده است. خطاهای تخمین‌زده‌شده (به‌وسیله معادلات مذکور) با خطاهای حاصل از آزمون‌های تجربی همخوانی دارند. نتایج این تحقیق می‌توانند در کاربردهای دقیق وایرکات استفاده شوند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

WEDM Errors in Straight and Arced Paths: Analysis of Spark Angles on the Roughing and Finishing Stages

نویسندگان English

H. Abyar Firouzabadi
A. Abdullah
Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Wire Electrical Discharge Machining (WEDM) is known as an advanced manufacturing process, especially for producing delicate and intricate shapes and cutting difficult-to-cut materials. Machining error on is an important problem associated with this process. The current paper investigates experimentally the machining errors of three-stage WEDM on the small straight and arced paths. To reveal the reason behind these errors and to compensate them, residual materials of each cutting stage on the straight and arced corner paths were separately measured and analyzed. Machining errors of each WEDM stage in both paths were accurately considered and the causes of these errors in the straight and small arced paths were experimentally and theoretically determined and discussed. Experiments showed that the roughing stage has such a serious deteriorating influence the machining errors on the arced paths that it cannot be compensated in the following finishing stages. The spark angle domains of the roughing stage on the arced paths were calculated and the effects of these domains on the machining errors due to wire diversion from the programmed path were analyzed. In addition, this research proposes a novel guide in multi-stage WEDM by defining some machining concepts and developing equations for error calculation of WEDM finishing stages on these paths. The machining errors estimated by equations have consistency with the related experimental ones. of this study can be employed in the accurate WEDM cuttings.

کلیدواژه‌ها English

WEDM
error
Spark
Path
Angle
Nikravan AR, Kolahan F. Statistical analysis and optimization of process parameters for cutting rate and surface roughness in wire cut machining of TI-6AL-4V alloy. Modares Mechanical Engineering. 2015;15(9):141-152. [Persian] [Link]
Parvizian J, Abyar H, Abdullah A, Ghadiri Zahrani E. Accuracy of small radius corners in multi stage WEDM: Roughing parameters and geometrical analysis. Modares Mechanical Engineering. 2013;13(7):87-101. [Persian] [Link]
Selvakumar G, Sarkar S, Mitra S. Experimental investigation on die corner accuracy for wire electrical discharge machining of Monel 400 alloy. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part B Journal of Engineering Manufacture. 2012;226(10):1694-1704. [Link] [DOI:10.1177/0954405412456660]
Dekeyser W, Snoeys R, Jean-Pierre. Geometrical accuracy of Wire-EDM. International Symposium for Electromachining, 1 January, 1989, Nagoya, Japan. Unknown Publisher City?: Unknown Publisher; 1989. [Link]
Magara T, Yatomi T, Yamada H, Kobayashi K. Study on machining accuracy in Wire-EDM: Improvement of machining accuracy of corner parts in rough-cutting. Journal of the Japan Society of Electrical Machining Engineers. 1991;25(49):23-32. [Japanese] [Link] [DOI:10.2526/jseme.25.23]
Magara T, Yatomi T, Yamada H, Kobayashi K. Study on machining accuracy in Wire-EDM: Improvement of machining accuracy of corner parts in finish-cutting. Journal of the Japan Society of Electrical Machining Engineers. 1992;26(52):1-15. [Japanese] [Link] [DOI:10.2526/jseme.26.52_1]
Dauw DF, Beltrami I. High-precision Wire-EDM by online wire positioning control. CIRP Annals. 1994;43(1):193-197. [Link] [DOI:10.1016/S0007-8506(07)62194-5]
Hsue WJ, Liao YS, Lu SS. A study of corner control strategy of Wire-EDM based on quantitative MRR analysis. International Journal of Electrical Machining. 1999;4:33-39. [Link] [DOI:10.2526/ijem.4.33]
Obara H, Kawai T, Ohsumi T, Hatano M. Combined power and path control method to improve corner accuracy of rough cuts by Wire EDM (1st Report). International Journal of Electrical Machining. 2003;8:27-32. [Link] [DOI:10.2526/ijem.8.27]
Obara H, Ohsumi T, Imai W, Yamagishi Y, Hatano M. Combined power and path control method to improve corner accuracy of rough cuts by Wire EDM (2nd report). International Journal of Electrical Machining. 2003;8:33-38. [Link] [DOI:10.2526/ijem.8.33]
Puri AB, Bhattacharyya B. An analysis and optimisation of the geometrical inaccuracy due to wire lag phenomenon in WEDM. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2003;43(2):151-159. [Link] [DOI:10.1016/S0890-6955(02)00158-X]
Sanchez JA, López De Lacalle LN, Lamikiz A. A computer-aided system for the optimization of the accuracy of the wire electro-discharge machining process. International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 2004;17(5):413-420. [Link] [DOI:10.1080/09511920310001626590]
Sanchez JA, Rodil JL, Herrero A, Lopez De Lacalle LN, Lamikiz A. On the influence of cutting speed limitation on the accuracy of Wire-EDM corner-cutting. Journal of Materials Processing Technology. 2007;182(1-3):574-579. [Link] [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2006.09.030]
Han F, Zhang J, Soichiro I. Corner error simulation of rough cutting in Wire EDM. Precision Engineering. 2007;31(4):331-336. [Link] [DOI:10.1016/j.precisioneng.2007.01.005]
Han F, Cheng G, Feng Z, Isago S. Thermo-mechanical analysis and optimal tension control of micro wire electrode. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2008;48(7-8):922-931. [Link] [DOI:10.1016/j.ijmachtools.2007.10.024]
Dodun O, Gonçalves-Coelho AM, Slătineanu L, Nagit G. Using wire electrical discharge machining for improved corner cutting accuracy of thin parts. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2009;41(9):858-864. [Link] [DOI:10.1007/s00170-008-1531-4]
Di Sh, Chu X, Wei D, Wang Z, Chi G, Liu Y. Analysis of kerf width in micro-WEDM. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2009;49(10):788-792. [Link] [DOI:10.1016/j.ijmachtools.2009.04.006]
Sarkar S, Sekh M, Mitra S, Bhattacharyya B. A novel method of determination of wire lag for enhanced profile accuracy in WEDM. Precision Engineering. 2011;35(2):339-347. [Link] [DOI:10.1016/j.precisioneng.2011.01.001]
Chen Z, Huang Y, Zhang Z, Li H, Yi Ming W, Zhang G. An analysis and optimization of the geometrical inaccuracy in WEDM rough corner cutting. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014;74(5-8):917-929. [Link] [DOI:10.1007/s00170-014-6002-5]
Charmilles Company. User manual Robofil 200. Unknown Publisher City: Charmilles Technologies; 1989. [Link]
Abyar Firoozabadi H, Abdullah A, Parvizian J. Accurate machining of small-radius corners by Wire EDM. Journal of Mechanical Engineering. 2012;42(2):1-12. [Persian] [Link]
ASM International, Handbook Committee. ASM handbook: Heat treating. 10th Edition. 4th Volume. Russell Township: ASM International; 1991. [Link]