Mikro elektriksel aşındırma ile işleme kullanarak mikro deliklerin üretimi

Abstract

Hızla gelişen teknoloji, ürün ve parçaların daha fazla işlevsel fonksiyonlar ile bütünleştirilmiş, boyutları küçültülmüş kompakt hacimlerdeki parçaların ve aksamların geliştirilmesini amaçlamaktadır. Bu hedef doğrultusunda mikro imalat yöntemlerinin geliştirilmesi gerekmektedir bundan dolayı mikro işleme üzerindeki endüstriyel araştırmalar oldukça önemli olmakta ve yaygınlaşmaktadır. Mikro elektriksel aşındırma ile mikro deliklerin üretimi mikro üretim teknolojisinin geliştirilmesine yönelik konulardan biridir. Bu konu bu çalışmada deneysel olarak geniş bir şekilde incelenmiştir.Mikro elektriksel aşındırma ile işlemede, işlenen parçanın geometrik şeklini yüzey kalitesini etkileyen, işleme karakteristiğini belirleyen, birçok elektriksel ve teknolojik parametre bulunmaktadır. Bu çalışmada, mikro elektrik aşındırma ile işlenen mikro deliklerin geometrik şekilleri farklı işleme parametreleri kullanılarak incelenmiştir. Kör ve boydan delik delinmesinde, deliklerin son uç şekillerinin oluşumu, delik çapında meydana gelen genişlemeler ve delik duvarlarının paralelliği araştırılmıştır. Sonuç olarak, delik içinde geometrik bozulmalara uzun sinyal süreleri (>500 ns) ile birlikte yüksek kazanım değerlerinin (<15) neden olduğu saptanmıştır. Ek olarak, boydan mikro deliklerin giriş ve çıkış çapları ölçülmüş ve ölçüm verileri değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme sonucunda, daha düzgün duvar kenarları ve daha az pürüzlü yüzey elde etmek için, deliğin açılmasından sonra elektrotun fazla beslenmesi yada aşınmamış bir elektrot ile yeniden işleme tavsiye edilmiştir. Kör deliklerde 100 µm lik yada daha küçük çaplı elektrotlar kullanarak 20 boy/çap oranına erişilmiştir.Elektrotlarda ve deliklerde oluşan uç şekil gelişimi gözlemlenmiştir. İşleme süresi ve bu işleme süresine karşılık delik derinliği arasındaki ilişkisel bağ üzerinde çalışılmış ve işleme süresi arttıkça delik derinliğinde oransal azalma olduğu bulunmuştur. İşleme süresi ve deliğin radyal yönde genişlemesi arasındaki bir diğer ilişki de delik çapı için 20 µm lik bir bant içerisinde doğrusal olarak değiştiği bulunmuştur.Bu tezde mikro elektriksel aşındırma ile mikro deliklerin işlenmesinde, işleme parametrelerinin mikro delik geometrisi üzerindeki etkilerinin anlaşılmasına katkıda bulunulması amaçlanmıştır. Böylelikle, elde edilen bulgularla, üreticiler mikro deliğin şeklini, birçok uzun ve maliyetli deneyler yapmadan, tahmin edebilecektir.Rapidly developing technology aims to develop products in miniaturized compact volumes with more functions are embedded in the products and product components. This requires advancement of micro manufacturing processes, hence industrial research on micro-machining has become considerably important and widespread. Manufacturing of micro holes by using Micro Electric Discharge Machining (Micro-EDM) is one of the topics towards developing micro manufacturing technology. The topic is investigated experimentally and extensively in this work.There are many electrical and technological parameters of Micro-EDM process which are decisive in the machining characteristics and affect geometrical shape and surface quality of the machined parts. In this study, geometrical shapes of micro-holes machined by micro-EDM with different machining parameters are investigated. End tip shape formation, hole size expansion and hole wall-side parallelism are examined in blind and through micro-hole manufacturing. Consequently, destructive range of parameters which lead to defect formation inside the hole are found to be due to long pulse duration ( >500 ns) together with higher gain ( >15 ). In addition, entrance and exit diameters of through micro-holes are also measured and experimental data are discussed. Conclusively over-travel of tool electrode or secondary machining with a new electrode is recommended to obtain straighter walls and fine surface in micro-holes. Aspect ratios around 20 are obtained easily by using tool electrode with a diameter equal to or less than 100 µm in blind holes.Progress of the machining is observed at the end tip of the tools and holes. Relation between machining time and expected hole depth is studied and found to be increasing with slowing rate. Another relation between machining time and hole expansion in radial direction is also found to be a linear relation within defined band width of 20 µm for hole diameter.This thesis is aimed to contribute understanding of micro-EDM operating parameters which are affecting on geometrical shape formation of micro-hole machining. We may conclude that the hole manufacturer can predict the expected shape of micro-hole in advance and save waste of time for sacrificial experiments.