فولاد aisi d6 یک فولاد ابزار سردکار می باشد که به طور گسترده در ساخت قالب های برش، کشش، کشش عمیق و دیگر موارد مشابه بکار می رود. این فولاد دارای مقاومت سایشی عالی و قابلیت ماشینکاری ضعیف می باشد. با توجه به گستره کاربرد این نوع فولاد و قابلیت ماشینکاری ضعیف این فولاد، لازم است که فرآیند ماشینکاری این فولاد اقتصادی شود. بدین منظور هدف از این پژوهش بهینه سازی کیفیت ماشینکاری فولاد aisi d6 با در نظر گرفتن نیروهای ماشینکاری و زبری سطح می باشد. منظور از بهینه سازی در این پژوهش، ارائه شرایط ماشینکاری می باشد که در آن شرایط ماشینکاری، بهترین کیفیت صافی سطح و حداقل نیروهای ماشینکاری حاصل شود. در این پروژه ابتدا طراحی آزمایش عاملی کامل انجام شده و با استفاده از آنالیز واریانس، تأثیرگذاری و درصد تأثیر پارامترهای ماشینکاری بر صافی سطح و نیروهای ماشینکاری مشخص گردیده است. طرح آزمایش عاملی کاملی طرح آزمایشی است که شامل دو یا چند عامل می باشد. هر عامل شامل چند سطح بوده و تعداد آزمایش ها برای این طرح، ترکیب کلیه سطوح عامل ها می باشد. این طرح آزمایش امکان مطالعه تأثیر عامل ها به تنهایی و تأثیرات متقابل آنها را فراهم می کند. پس از طراحی آزمایش با استفاده از روش آماری رویه ی پاسخ، روابطی که ارتباط بین پارامترهای ماشینکاری، نیروها و زبری سطح را نشان دهد، ایجاد شده است. روش رویه ی پاسخ ارتباط بین متغیرها و پاسخ را توصیف می کند. هدف این روش یافتن بهترین پاسخ یا توصیف برای توزیع داده ها می باشد. با توجه به سادگی و کاربردی بودن رویه ی پاسخ درجه دو، پژوهشگران توصیه به استفاده از این مدل آماری کرده اند. ساده ترین رویه ی پاسخ نوع درجه یک یا خطی آن می باشد، برای استفاده از این روش نیاز به طرح آزمایش عاملی یا عاملی کسری می باشد. با رویه ی پاسخ خطی می توان تأثیر عامل ها بر خروجی را بدست آورد. برای ایجاد رویه های مرتبه بالاتر نیاز به طرح های آزمایش کامل تر مانند طرح آزمایش عاملی کامل می باشد. مدل های مرتبه بالاتر در مسائل بهینه سازی کاربرد دارند. در نهایت با استفاده از الگوریتم ژنتیک، شرایط بهینه ماشینکاری معرفی شده است. الگوریتم ژنتیک یک روش جستجو برای یافتن حل های دقیق یا تقریبی در مسائل بهینه سازی می باشد. الگوریتم ژنتیک یک کلاس خاص از الگوریتم های تکاملی می باشد که در آن از مفاهیم بیولوژیکی مانند وراثت، جهش و پیوند استفاده شده است. در ادامه پژوهش فرآیند براده برداری به صورت دو بعدی به کمک روش اجزاء محدود شبیه سازی شده و تأثیر شعاع لبه ابزار و عمق براده برداری بر نیروی برشی و شعاعی بررسی گردیده است.

در این تحقیق، ایده جدید ترکیب تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم و امواج فراصوتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. با بکارگیری این ایده جدید، ماشینکاری شکل های مدور دقیق در مواد سخت و دشوار از لحاظ ماشینکاری با نرخ باربرداری بیشتر و ساختار بهتر سطح امکان پذیر می باشد. یک محور دورانی دقیق، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی برای کار در زیر آب طراحی و ساخته شده و بر روی یک ماشین وایرکات معمولی به منظور تولید قطعات مدور نصب گردیده است. سیستم انتقال امواج فراصوتی به سیم برش شامل یک راهنمای سیم برش استوانه ای شکل از جنس کاربید تنگستن سمانته طراحی و ساخته شده است. بر روی این راهنما، شیاری ایجاد گردیده که سیم برش از روی آن عبور کرده و ارتعاشات فراصوتی از طریق آن به سیم برش منتقل می شود. در قسمت تجربی این تحقیق با انجام آزمایش ها و تحلیل آماری نتایج نرخ باربرداری و ساختار سطح قطعه کار، اثر ارتعاشات فراصوتی الکترود سیم برنجی بر روی قطعه کار مدور فولاد تندبر توسط تخلیه الکتریکی برش با سیم بررسی شده است. نتایج حاصل از اسیلسکوپ نشان می دهند که ارتعاش سیم برش بطور قابل ملاحظه ای سبب کاهش تعداد پالس های مدار باز و افزایش پالس های نرمال جرقه می شوند و در نتیجه پایداری فرآیند و نرخ باربرداری افزایش می یابد. کاهش اصطکاک بین سیم برش و راهنمای آن در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی و در نتیجه کاهش پارگی سیم برش نیز پایداری فرآیند را افزایش می دهد. همچنین افزایش نرخ باربرداری در خشن کاری و پرداخت می تواند در اثر اعمال ارتعاشات فراصوتی مربوط به شستشوی بهتر منطقه گپ و ایجاد کاویتاسیون باشد. تحلیل میکروگراف های حاصل از میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که ارتعاشات فراصوتی ضخامت لایه انجماد مجدد و میکرو ترک ها را کاهش می دهد. با خروج مواد بیشتر از چاله مذاب در اثر ارتعاشات فراصوتی، زبری سطح و عدم گردی قطعه کار اندکی افزایش می یابند. با تحلیل و ارزیابی هندسه چاله مذاب تک جرقه بر روی سطح قطعه کار، مشخص شد که با افزایش سرعت نسبی، نسبت طول به عرض چاله اصابت جرقه و حجم آن افزایش یافته است. با اعمال ارتعاشات فراصوتی در جهت عمود بر سرعت نسبی، در اثر افزایش عرض و عمق چاله اصابت جرقه حجم آن افزایش یافته است. در نهایت با تحلیل نیروها و عوامل موثر بر کانال پلاسما درک بهتری از اثرهای مطلوب استفاده از ارتعاش فراصوتی بر روی مکانیزم باربرداری در فرآیند تراشکاری تخلیه الکتریکی برش با سیم پیدا شده است. در اثر ارتعاشات فراصوتی نرخ افت فشار در انتهای جرقه بیشتر می شود و هنگام قطع جرقه مقدار مواد بیشتری از چاله مذاب در اثر پدیده جوشش حجمی به بیرون پرتاب می شود. لغزش کانال پلاسما موجب کشیدگی چاله مذاب بر روی سطح قطعه کار می شود. این عوامل باعث افزایش نرخ باربرداری شده است. حجم چاله مذاب با در نظر گرفتن ایزوترم های دمایی قطعه کار محاسبه شده و با مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده صحت روابط مورد تائید قرار گرفته است.