Master's Thesis

CNC electric discharge machine

Final Thesis 7.39 MB Appendix 760.35 kB

Author of thesis: Ing. Martin Mecera

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jiří Marek, Ph.D., DBA, FEng.

Reviewer: doc. Ing., Dipl.-Ing Michal Holub, Ph.D., FEng.

Abstract:

This master's thesis addresses the design and construction of CNC electrical discharge machine (EDM). The work begins with a study of the physical principles of electrical discharge machining, describing the influence of pulse parameters on material removal rate, electrode wear, and surface quality. A literature review covers commercially available EDM die-sinkers, wire-cut EDMs, deep-hole drillers, and micro-EDM machines. Based on a system analysis, four design variants are proposed – two full-featured die-sinkers and two machines specialized for deep-hole EDM drilling. The optimal variant, a deep-hole EDM machine with a lower gantry portal structure, is described in detail and fully elaborated. The thesis includes a component accuracy analysis, drive calculations for all machine axes, a risk assessment according to EN ISO 12100, and a technical-economic evaluation. A relaxation-type RC pulse generator was selected as the electrical energy source, with its parameters verified by simulation in MATLAB Simulink. Recommended topics for further development are automatic tool changer, a more productive generator, and an intelligent control system.

Keywords:

electrical discharge machining, CNC electric discharge machine, die-sinker machine

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil členy komise se svou diplomovou prací. Student zodpověděl otázky oponenta. Otázky komise: -Kritická síla a její označení. Student bez problémů odpověděl. -Označení drsnosti, Ra, značka, co znamená hodnota. Student odpověděl s drobným zaváháním. -Přenost polohování navženého stroje. Student bez problémů odpověděl. -Porovnávání tvarů průřezů elektrod Student bez problémů odpověděl. -Automatická výběna elektrod Student bez problémů odpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Production Machines, Systems and Robots (N-VSR-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Radek Knoflíček, Dr. (člen)
Ing. Roman Dvořák (člen)
prof. Dr. Ing. Jiří Marek, Ph.D., DBA, FEng. (předseda)
prof. Ing. Peter Demeč, CSc. (místopředseda)
Ing. Aleš Polzer, Ph.D. (člen)
Ing. Radek Vlček (člen)

Diplomová práce se zabývá aktuálním a technicky významným tématem strojů EDM (Electrical Discharge Machining), které nacházejí široké uplatnění při výrobě přesných a tvarově složitých součástí. V úvodní části práce je kvalitně zpracován přehled současného stavu poznání, který poskytuje ucelený pohled na řešenou problematiku a vytváří vhodný základ pro vlastní návrhovou část. Systémový rozbor je proveden na odpovídající odborné úrovni, přičemž jsou identifikovány klíčové požadavky, vazby a technické souvislosti ovlivňující výsledné řešení. Řešená úloha je svým rozsahem poměrně náročná a zahrnuje řadu konstrukčních i provozních aspektů. Přesto diplomant dokázal na základě provedených analýz stanovit a zdůvodnit optimální variantu řešení. Konstrukční zpracování je provedeno na odpovídající úrovni a prokazuje schopnost aplikovat získané teoretické znalosti v technické praxi. Diplomant přistupoval k řešení práce samostatně, aktivně přicházel s vlastními návrhy a nápady a průběžně konzultoval vzniklé problémy i dosažené výsledky.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Předložená diplomová práce je věnována konstrukci CNC elektroerozivní hloubičky. Práce svým rozsahem významně přesahuje požadavky kladené na diplomové práce. Velký rozsah je věnován popisu technologie a technickým řešením odpovídající současným trendům v daném oboru. Musím vyzdvihnout detaily, kterým diplomant věnoval pozornost a neopomenul je při konstrukčním návrhu. Jedná se zejména o vazbu mezi technologií a konstrukcí, jako jsou požadované cykly obrábění a dodržování technologických zásad při řízení jiskrové mezery. S tím související volbu řídicího systému. Konstrukční řešení je doloženo celou řadou koncepcí doplněných o dostatečné zhodnocení. Následné řešení jsou doplněna potřebnými výpočty. Grafická část práce je na vynikající úrovni a vhodně doplňme konkrétní řešené body. V další části jsou provedeny kontrolní výpočty trvanlivosti ložisek i vedení, které odpovídají požadavkům na takovéto zařízení. Součástí práce je i zpracování analýzy rizik, které shledávám také jako dostatečné. Výkresová dokumentace je součástí příloh a nemám připomínky. V kapitole 10.4 diplomant diskutuje nad stanovenou cenou a pořizovací cenou dostupných holubiček a jejich technologických možnostech. I toto kritické zhodnocení hodnotím pozitivně. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím výslednou známkou A.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. V kapitole 2.1.1. popisujete cykly používané u EDM hloubiček, dále v kapitole 3.1.2 správně definujete zadání a volíte obráběcí cyklus dle 24a. Pro tyto účely vhodně volíte i řídicí systém s P2P řízením. Zvládne tento řídicí systém i řízení jiskrové mezery?
  2. V práci hned v několika bodech uvádíte vysoké požadavky na přesnost a opakovatelnost najetí do polohy. Jak byste provedl po zprovoznění stroje kontrolu přesnosti a opakovatelnosti najetí do polohy a jaký postup byste zvolil v případě nedostatečně doražených hodnot?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová