Abstract
Electrical discharge machining (EDM) cuts metal by discharging electric current across a thin gap between tool and workpiece. Electrical discharge wire cutting, a special form of EDM, uses a continuously moving conductive wire as an electrode, and is widely used for the manufacture of punches, dies and stripper plates. In the wire cutting process, the moving wire is usually supported by cantilever arm and wire guides. As the wire traveling speed has been increased in recent years to improve productivity, the vibration of the cantilever arm occurs, which reduces the positional accuracy of the machine. Therefore, the design and manufacture of the cantilever arm with high dynamic characteristics have become important as the machining speed increases. In this paper, the cantilever arm for guiding the moving wire was designed and manufactured using carbon fiber epoxy composite in order to improve the static and dynamic characteristics. Specimens for the composite cantilever arm were manufactured and tested to investigate the effect of the number of reinforcing plies and length fitted to steel flange on the load capacity. Also, the finite element analysis using layer and contact elements was performed to compare the calculated results with the experimental ones. From the results, the prototype of the composite cantilever arm for the electrical discharge wire cutting machine was manufactured and the static and dynamic characteristics were compared with those of the conventional steel cantilever arm.
방전가공은 공구와 공작물 사이의 얇은 간극에 전류를 방전시켜 금속을 가공하는 방법이다. 방전 와이어 가공은 전도성 와이어를 사용하는 방전가공의 특수한 예로서, 펀치나 금형제조에 널리 이용되고 있다. 와이어 방전가공에서 와이어는 와이어 가이드 및 외팔보로서 지지되어 있다. 최근 생산성의 증가추세와 더불어 와이어의 이송속도가 증가함에 따라 외팔보의 진동 등으로 인한 기계 정밀도의 저하가 우려된다. 본 논문에서는 정, 동특성이 우수한 방전가공기용 복합재료 외팔보를 설계, 제작하였다. 끼워맞춤길이와 보강 적층수의 변화에 따른 정, 동특성의 변화를 살펴보기 위하여 시편을 제작하여 하중실험을 수행하였다. 또한 유한요소 해석을 수행하여 하중실험의 결과와 상호 비교하였다. 시편실험의 결과로부터 방전가공기용 복합재료 외팔보를 설계, 제작하여 기존의 금속 외팔보와 그 성능을 상호 비교하였다.
