بررسی­ های آزمایشگاهی روش ماشین­ کاری تخلیه­ی الکتریکی در مقیاس زیر میکرومتر

Precision Engineering 30 (2006) 123–131

Experimental attempts of sub-micrometer order size machining using micro-EDM 

Abstract

So far, parts larger than several micrometers can be machined by micro-electrical discharge machining (micro-EDM). However, with the growing demands for even smaller parts, sub-micrometer order machining or even nanometer order machining are increasingly required in various industrial areas. In order to meet these requirements, the study on sub-micrometer order manufacturing has become considerably important. In the present study, experimental attempts of sub-micrometer order size machining using micro-EDM was performed, in which the smallest possible size that can be achieved for machined parts was examined, and the factors affecting the manufacturing of sub-micrometer parts were investigated. The results showed that insufficient positioning accuracy, smallest discharge energy and the machined shape error due to the influence of gap control

and thermal deformation are not suitable for sub-micrometer machining. Disregarding positioning accuracy and machined shape error, cemented tungsten carbide (WC) and cemented tungsten carbide made of super fine particles (SWC) are relatively better than tungsten (W) from the viewpoint of material structure and influence of residual stress. In particular, SWC is more suitable than WC because both crystal grains size and size of defects among grains are smaller. Setting the polarity of workpiece negative was found to contribute to achieving sub-micrometer machining if the material removal rate is disregarded. Based on these investigation results, sub-micrometer machining using SWC was attempted. The minimum diameter obtained was about 2.8 _m.

بررسی­ های آزمایشگاهی روش ماشین­ کاری تخلیه­ی الکتریکی در مقیاس زیر میکرومتر

چکیده

تا به امروز تنها قطعات بزرگتر از چند میکرومتر به روش ریزماشین­کاری به وسیله تخلیه الکتریکی (micro-EDM) قابل ماشین­کاری بوده​اند. اما با افزایش تقاضا برای قطعات کوچک­تر، اکنون در کاربردهای مختلف صنعتی به ماشین­کاری در مقیاس زیر میکرومتر یا حتی نانومتر نیاز است. به منظور برآوردن این گونه نیازها، باید تولید در مقیاس زیرمیکرومتر مطالعه شود. در این مقاله، ماشین کاری در مقیاس زیرمیکرومتر با استفاده از روش میکرو-ای.دی.ام. بطور آزمایشگاهی برای به دست آوردن کوچک­ترین اندازه­ی ممکن برای قطعات قابل ماشین­کاری و نیز تعیین عوامل موثر بر تولید قطعات دارای ابعاد زیرمیکرومتر بررسی شد. نتایج نشان داد که روش فوق از نظر نداشتن دقت کافی در تعیین وضعیت قطعه کار[1]، مینیمم انرژی صرف شده درهنگام تخلیه الکتریکی، و خطای شکل سطح ماشین­کاری شده[2] که در اثر کنترل شکاف[3] و تغییرشکل حرارتی ایجاد می​شود، برای ماشین­کاری در مقیاس زیرمیکرومتر مناسب نخواهد بود. صرف­نظر از دقت تعیین وضعیت قطعه کار و خطای شکل سطح ماشین­کاری شده، کاربید تنگستن سمانته[4] (WC)  معمولی و کاربید تنگستن سمانته ساخته شده از ذرات بسیار ریز[5] (SWC) در مقایسه با تنگستن (W) از نظر ساختار ماده و تاثیر تنش​های پسماند عملکرد بهتری از خود نشان می​دهند. به ویژه، SWC در مقایسه با WC عملکرد مناسب​تری دارد، زیرا در آن هم اندازه دانه​های کریستالی و هم اندازه عیب​های بین دانه­ای کوچک­ترند. با قراردادن قطعه کار در قطب منفی، درصورتیکه از سرعت براده­برداری از قطعه کار صرف­نظر شود می​توان ماشین­کاری در سطح زیرمیکرومتر را بهبود بخشید. برپایه این نتایج، ماشین­کاری در سطح زیرمیکرومتر با استفاده از SWC آزمایش و قطر مینیمم قابل ماشین­کاری برابر با 2.8 میکرومتر تعیین شد.