Recently, the demands of the large scale machine tools gradually increase to machine the large parts, such as large scale crankshaft, yaw and pitch bearings for the wind power generator and the vehicle or aircraft components. But the high technology is necessary in order to develop the huge machine tools. Furthermore, the global market of it has been monopolized by a few companies. So, we need to develop the large scale machine tools and study its core technology to rush into the increasing market. In this study, we carried out the researches for the important core technology of a multi-tasking, machine tool; a large scale 5-axis machine tool of gantry type for multi-task machining. This study is focused on the design of large size gantry type multi-axis machine. In the case of large size of machine the cross rail deflection in the X-axis is significant. To reduce the deflection due to the eccentric spindle head, a special hollow type design in the cross rail with outside ram is adapted in this study. Also, the Zig-Zag motion in the Y-axis is inevitable with the gantry geometry, which is by the un-balancing, different motion at the left and the right columns moving. We tried to reduce the influence of Zig-Zag motion using FEM with different loading conditions at the left and the right side column.
Reconfigurable manufacturing system (RMS), alternatively called changeable manufacturing, is a new manufacturing paradigm designed for rapid change in hardware and software components in order to quickly adjust production capacity and functionality in response to sudden changes in market or in regulatory requirements. Although there has been much progress in hardware components during the last decade, not much work has been done on operational issues of RMS. As one of starting studies on the operational issues, we suggest a framework for the system setup and scheduling problems to cope with the reconfigurability of RMS. System setup, which includes batching, part grouping, and loading, are concerned with the pre-arrangement of parts and tools before the system begins to process, and scheduling is the problem of allocating manufacturing resources over time to perform the operations specified by system setup. The framework consists of 8 scenarios classified by three major factors: order arrival process, part selection process, and tool magazine capacity. Each of the scenarios is explained with its subproblems and their interrelationships.
Researchers continue to explore possibilities for expanding additive manufacturing (AM) technologies into direct product manufacturing. One limitation is in the materials available for use in AM that can meet the needs of end-use applications. Stereolithography (SL) is an AM technology well known for its precision and high quality surface finish capabilities. SL builds parts by selectively crosslinking or solidifying photo-curable liquid resins, and the resin industry has been continuously developing new resins with improved performance characteristics. This paper introduces a unique SL machine that can fabricate parts out of multiple SL materials. The technology is based on using multiple vats positioned on a rotating vat carousel that contain different photo-curable materials. To change the material during the process, the build platform is raised out of the current vat, a new vat with a different material is rotated under the platform, and the platform is submerged into the new vat so that the new material can be used. This paper introduces a new vat exchange mechanism, cleaning process, recoating process, resin leveling mechanism and process planning technologies for the implementation of multiple material SL. An overview of the system framework is provided and the system integration and control software is described. In addition, several multiple material test parts are designed, fabricated, and described.
In this study, we carried out the each lines of section, using GC (green silicon carbide) whetstone, the SCM415 material which separated by after and before heat treatments process, in 3+2 axis machining centers for integrated grinding after cutting end mill works, the spindle speed 8000 rpm and feed rate 150 mm/min. For the analysis of the centerline average roughness (Ra), we measured by 10 steps stages. Using Finite element analysis, we found the result of the load analysis effect of the assembly parts, when applied the 11 kg's load on both side of the ATC (Automatic tool change) arm. The result is as follows. For the centerline average roughness (Ra) in the non-heat treatment work pieces, are appeared the most favorable in the tenth section are $0.510{\mu}m$, that were shown in the near the straight line section which is the smallest deformation of curve. In addition, the bad surface roughness appears on the path is to long by changing angle, the more inclined depth of cut, because the chip discharging is not smoothly.
This study is to investigate the magnitude, direction and distribution of residual stresses in surface ground plate according to working conditions. The specimens were made of structural carbon steel and were machined in various grinding conditions. These were divided in two groups; heat-treated materials and non-heat-treated materials. In each working condition, let the ground specimen generate displacements using deflection-etching techniques. At the same time, these displacements were precisely measured with electronic micrometer. Through the relation formula between the plane stress and strain, which was derived using these measured data, the values of residual stress are calculated, and the results are analyzed. These results are as follows : 1. According to the working conditions in this experiment, it can be seen that the distribution of residual stress generally had same trend and the maximum residual stress remained in 20~30 ((${\mu}m$) beneath the surface. 2. It is observed that compressive residual stress changes into tensile stress in 5~20 (${\mu}m$) beneath the surface. It is suggested that such phenomenon is originated from the friction effect in grinding process. 3. As the hardness increases by the heat treatment, residual stress increases. 4. As the fatigue strength increases by the compressive residual stress, it is desirable that the dowm feed and table feed reduce. 5. It can be seen that the more great the down feed and table feed increase, the more close the changing point, where the stress changed from compressive to tensile, is colse to the surface. This is due to the resultant effects of the grinding temperature and resistence are larger than the effect of the friction.
UV laser micromachining of metallic materials has been used in microelectronic and other industries. This paper shows on experimental investigation of micromachining of copper using a 355nm UV laser with 50ns pulse duration. A finite element model with high strain rate effect is especially suggested to investigate the phenomena which are only dominated by mechanically pressure impact in disregard of thermally heat transfer. In order to consider the strain rate effect, Cowper-Symonds model was used. To analyze the dynamic deformation during a very short processing time, which is nearly about several tens nanoseconds, a commercial Finite Element Analysis (FEA) code, LS-DYNA 3D, was employed for the computational simulation of the UV laser micro machining behavior for thin copper material. From these computational results, depth of the dent (from one to six pulsed) were observed and compared with previous experimental results. This will help us to understand interaction between UV laser beam and material.
A light beam reflected from a machined surface generally containes information concerning about its surface roughness. This study examines and proposes a surface roughness measurement technique for on-machine measurement of machined surfaces. The technique is based on the measurement of a reflected laser beam pattern and the statistical analysis of its light intensity distribution. The surface roughness was found to be closely related to the standard deviation of the light intensity on the primary axis of the reflected pattern. An image acquisition device is made up of a laser diode, a half mirror, a screen, and a CCD camera. The exact image with the primary and secondary axes of a reflected laser beam pattern is calculated through such image processing algorithm as thresholding, edge detection, image rotation, segmentation, etc. A median filter and a surrounding light correction algorithm are improve the image quality and reduce the measuring error. Using the developed measuring device the effect of screen materials and workpiece and workpiece materials was investigated. Experimental results regarding to relatively high-quality surfaces machined by grinding, polishing, lapping processes have shown the measurement error is within 10% in the range of $0.1{mu}m~0.8{\mu}m R_q.$Therefore, the proposed method is thought to be effectively used when quick measurements is needed with workpieces fixed on the machine.
Aluminum alloys have low density, relatively high strength and yield strength, good plasticity, good machinability, and high corrosion and acid resistance. Therefore, they are suitable for large containers for the food, chemical and other industries. Large containers are often bodies of revolution consisting of shell courses, stiffening rings, heads and other elements joined by annular welds. Larger containers have longer welds and require greater leak-tightness and higher weld mechanical properties. The LNG tank consists of aluminum plates with various sizes, so its construction should by divided by several sections. Moreover, each section has its own sub-section consisted of several aluminum plates. To guarantee the quality of huge LNG tank, therefore, the precise control of plate dimension should by urgently needed in conjunction with the appropriate selection of process parameters such as cutting speed, depth of cut, rotational speed and so on. In this paper, a manufacturing system was developed to implement automatic circular tracking in height direction and automatic circular interpolation in depth of cut direction. Also, the neural network based on the backpropagation algorithm was used to predict the cutting quality and motor load related with the life time of the developed system. It was revealed that the manufacturing system and the neural network could be effectively applied to the bevelling process and to predict the quality of machined area and the motor load.
This paper describes a research work of developing a computer-aided design of blanking and piercing for irregular-shaped sheet metal products. An approach to the CAD system is based on the knowledge-based rules. Knowledge for the CAD system is formulated from plasticity theories, experimental results and the empirical knowledge of field experts. The system has been written in AutoLISP on the AutoCAD with a personal computer and is composed of four main modules, which are input and shape treatment, flat pattern layout, production feasibility check, and strip layout module. Based on knowledge-based rules, the system is designed by considering several factors, such as radius and angle of bend. material and thickness of product, complexities of blank geometry and punch profile, and availability of press. This system is capable of unfolding a formed sheet metal part to give flat pattern and automatically account for the adjustment of bend allowances to match tooling requirements by checking the dimensions and relationships of parts of the folded product. Also this system can carry out a process planning which is obtained from results of irregular shape of product that was successful in production feasibility check module according to flat pattern layout and generate strip layout drawing in graphic forms. The developed system provides its efficiency for flat pattern layout, and strip layout for the irregularly shaped sheet metal products.
For depth machining in die and mold, Electrical Discharge Machining (EDM) is used generally. To make deep hole and deep shape efficiently, cemented carbide endmill for depth machining is necessary. For this purpose, cemented carbide endmill was designed using design of experiment (DOE). To improve cutting performance, endmill was coated with multilayer surface treatment, TiAlCrSiN and TiAlCrN, for higher wear resistance. In order to evaluate the endmill, Transverse Rupture Strength (TRS) test was tried for investigating the relationship between surface treatment and strength in endmill body. Scratch test was also used for measuring adhesion force of each surface treatment. To evaluate hardness of surface treatment, Atomic Force Microscope (AFM) analysis was carried out. Wear test was executed for characteristics of each surface treatment in high temperature. Consequently, TiAlCrSiN was superior to the TiAlCrN coating in case of high temperature environment such as cutting.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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