Effect of cutting parameters on surface roughness and wire consumption during wire electro-discharge machining


Creative Commons License

Sofu M. M. , Hamamci E., KAYACAN M. C.

MATERIALS TESTING, cilt.59, ss.278-283, 2017 (SCI İndekslerine Giren Dergi) identifier identifier

  • Cilt numarası: 59 Konu: 3
  • Basım Tarihi: 2017
  • Doi Numarası: 10.3139/120.110998
  • Dergi Adı: MATERIALS TESTING
  • Sayfa Sayısı: ss.278-283

Özet

Günümüzde tel erozyon tezgâhlarının kullanımı oldukça yaygındır. Tel erozyonda kesme işlemini, çeşitli metal alaşımlarını içeren ve farklı çaplardan oluşan bir tel yapmaktadır. Kullanılan teller kesme işlemini yaptıktan sonra hurda olmaktadır. Bu nedenle tel erozyon işlemlerinde birincil derecedeki sarf, tel olarak bilinmektedir. Genel WEDM performansının iyileştirilmesine katkı sağlayan faktörler arasında kullanılan tel için yeni malzemelerin kullanımı önemli bir rol oynamaktadır. Tel maliyeti, WEDM sürecinin işletme maliyetinin yaklaşık % 10’u kadardır. Genel performansı optimize edebilmek için kullanılan telin özelliklerini incelemek ve değerlendirmek maliyeti düşürmek açısından önemli bir süreçtir(Prohaszka,1997). Tel erozyon telleri ağırlığına göre fiyatlandırılmış olup kullanım amacına fiyatları değişmektedir. Takım çeliklerinden imal edilen kalıplarının kesilmesinde kullanılmaktadır(Parashar, 2010). Seri tüketimi olan basit kesme kalıplarının imalatında tel sarfiyatına bağlı olarak kesme maliyetleri çok önemlidir.  Tel sarfiyatı ise kesme hızı ile doğrudan ilişkilidir. Kesme hızını ise kesme parametreleri belirlemektedir. Tarng ve arkadaşları (1995) yaptıkları çalışmada tel erozyon tezgahlarında optimum kesme hızı ve yüzey pürüzlülüğü belirlemek üzere nabız aralığı, pik akımı, açık devre gerilimi, servo referans gerilim, elektrik kapasitans ve masa hızı gibi parametrelerden oluşan bir yapay sinir ağları modeli oluşturmuş ve parametrelerin kesme hızı ile yüzey pürüzlülüğüne etkisini araştırmıştır. Tosun vd. (2003) 0.25mm çapında pirinç tel ile SAE 4140 çelik malzeme üzerinde 10mm kesme yaparak yüzey pürüzlülüğü ile işleme parametreleri arasındaki ilişkiyi ANOVA analiz yöntemi ile tespit etmeye çalışmıştır. Basit kesme kalıpları imalatında çok kaliteli bir yüzey istenmediğinden genelde tek kesme yapılarak kullanılır ikinci bir kesme işlemi yapılmamaktadır. Bu durumda, kesme işleminde yüzey pürüzlüğü göz ardı edilerek etkili kesme parametreleri belirlenerek maksimum kesme hızında ilerlemesi istenmektedir. Bu çalışmada, 92x102x60mm ebatlarındaki Böhler K100 (2080 soğuk iş takım çeliği) malzemeden kesme kalıplarında kullanmak üzere seri olarak 39x23x60mm ebatlarında 8 adet kesme kalıbı zımbası yapımı için birinci parçanın kesiminde en az tel sarfiyatının olduğu en yüksek kesme hızı için kesme parametreleri oluşturulmuştur.  kesme sırasında boyut geometrisi ve yüzey pürüzlülüğü göz önüne alınarak maksimum kesme hızı oluşturacak optimum kesme parametrelerinin tayin edilmesi üzerine araştırma yapılmıştır. Farklı olarak optimum kesme hızının elde edilmesinde kullanılan parametrelerde harcanan telin maliyet karşılaştırması yapılmıştır. Ayrıca kesme hızı ile doğrudan bağlantılı talaş kaldırma oranı (MMR) hesaplanmış ve tüketime ile karşılaştırılmıştır. Tel sarfiyatının kolay hesaplanması amacı ile kesme parametreleri ile kesme hızı arasında evrimsel programlama ile modelleme yapılarak %99 doğrulukla hesaplama yapan formül oluşturulmuştur.

The wire electro-discharge machining technique is used in many operations,
from the simplest cutting applications to the manufacturing of
complex and delicate parts. Costs and the variety of wire used in the
cutting process vary according to the particular workpiece to be cut.
The literature on this subject features studies conducted on the surface
roughness and the metal removal rate. However, the surface sensitivity
in the manufacturing of cutting dies is not a crucial property. The most
important variable, rather, is the cost involved in making simple cutting
dies. In this study, a Böhler K100 workpiece and CuZn37 wire material
has been used to find the optimal conditions for high quality surface
roughness, maximizing metal removal rate and minimizing wire consumption.
Furthermore, the metal removal rate related directly to the
cutting speed was calculated and compared with the consumption. To
facilitate calculation of wire consumption, the evolutionary programming
module was used for modeling and derivation of the formula for
calculation with 99 % accuracy.