• 제목/요약/키워드: 5-axis Cutting

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터빈블레이드의 5축 고속가공에서 가공경로와 공구기울임 방향의 선정 (Evaluation of Cutter Orientations in 5-Axis High Speed Milling of Turbine Blade)

  • 임태순;이유하;이득우;김정석
    • 한국공작기계학회:학술대회논문집
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    • 한국공작기계학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.155-160
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    • 2002
  • Recently, the development of aerospace and automobile industries has brought new technological challenges, rebated to the growing complexity of products and the new geometry of the models. High speed milling with a 5-Axis milling machine has been widely used fur 3D sculptured surface parts. When turbine blades are machined by a 5-axis milling, their thin and cantilever shape causes vibrations, deflections and twists. Therefore, the surface roughness and the waviness of the workpiece are not good. In this paper, the effects of cutter orientation and the lead/tilt angle used to machine turbine blades with a 5-axis high speed ball end-milling were investigated to improve geometric accuracy and surface integrity. The experiments were performed using a lead/tilt angle of 15$^{\circ}$ to the workpiece with four cutter directions such as horizontal outward, horizontal inward, vertical outward, and vortical inward directions. Workpiece deflection, surface roughness and the machined surface were all measured with various cutter orientations such as cutting directions, and lead/tilt angle. The results show that the best cutting strategy for machining turbine blades with a 5-axis milling is horizontal inward direction with a tilt angle.

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DVM 및 Z-Map 복합모델을 이용한 금형의 모의가공 (Cutting Simulation of Mold & Die via Hybrid Model of DVM and Z-Map)

  • 신양호;박정환;정연찬
    • 한국정밀공학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.47-56
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    • 2003
  • Geometric cutting-simulation and verification play an important role in detecting NC machining errors in mold & die manufacturing and thereby reducing correcting time & cost on the shop floor. Current researches in the area may be categorized into view-based, solid-based, and discrete vector-based methods mainly depending on workpiece models. Each methodology has its own strengths and weaknesses in terms of computing speed, representation accuracy, and its ability of numerical inspection. The paper proposes a hybrid modeling scheme for workpiece representation with z-map model and discrete vector model, which performs 3-axis and 5-axis cutting-simulation via tool swept surface construction by connecting a sequence of silhouette curves.

임펠러의 5축 CAM 자동화 모듈(E-ICAM)의 개발 (모듈 구성에 관한 연구) (Development of CAM Automation Module(E-ICAM) for 5-axis Machining of Impeller (A Study on Configuration of Module))

  • 정현철;황종대;정윤교
    • 한국기계가공학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.109-114
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    • 2011
  • An impeller is difficult to machine because of severe collision due to the complex shape, overlapping and twisted shape that form impeller blades. So, most CAM software companies have developed CAM module for manufacturing impeller in addition to their CAM software. But it is not still easy for inexperienced users to machine impellers. The purpose of this paper is the development of automatic CAM module for manufacturing impeller(E-ICAM) which is based on visual basic language and it is used CATIA graphical environment in order to be easily machining impellers. Automatic CAM module for manufacturing of impellers generates tool path, and proposes recommended cutting condition according to the material of stock and tool. In addition, it has also included a post processor for 5-axis control machining. Therefore the user can easily machine impellers using this automation module.

5축 Machining Center를 이용한 임펠러 가공을 위한 공구경로 생성에 관한 연구 (A Study on Tool Path Generation for Machining Impellers with 5-Axis Machining Center)

  • 장동규;조환영;이희관;공영식;양균의
    • 한국정밀공학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.83-90
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    • 2004
  • This paper proposes a tool path generation method for machining impellers with 5-axis machining center. The shape of impeller is complex, being composed of pressure surface, suction surface and leading edge, and so on. The compound surface which is made of ruled surface such as pressure surface and suction surface and leading edge such as fillet surface, makes the tool path generation much complicated. To achieve efficient roughing, cutting area is divided into two region and then tool radius of maximum size that do not cause tool intereference is selected for shortening machining time. In finishing, accuracy is improved using side cutting for blade surface and point milling for leading edge.

공작기계의 4차 산업혁명에서 5축 절삭가공기 교육 중 AC축을 제어하는 2NC 헤드 가공상의 유한요소 해석으로 응력 및 변형에 관한 연구 (A Study on Stress and Deformation through Finite Element Analysis of 2NC Head Processing Controlling AC Axis during 5-Axis Cutting Machine Training in the 4th Industrial Revolution of Machine Tool System)

  • 이지웅
    • 실천공학교육논문지
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    • 제13권2호
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    • pp.327-332
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    • 2021
  • 교육용으로 사용되는 피삭재(소재)는 SM20C, Al6061, 아크릴 등의 소재를 사용한다. SM20C 소재는 탄소강으로서 자격증 시험 및 기능경기대회에서 많이 사용되지만 산업현장에서도 많이 사용된다. Al6061 소재는 탄소강에 비하여 경도가 낮아지고 전성(연성)이 강한 소재이기에 공구의 구성인선이 많이 발생하는 소재 라고 한다. 아크릴 소재를 이용하여 학생들에게 실습지도 하면 어느 부분에서 과다 절삭으로 인하여 진동이 발생하고 공구의 파손이 발생하는 소재이다. 이러한 과정에서 5축장비인 2NC헤드에게 가해지는 충격이 정밀도 제어에는 어느정도 영향을 줄 수 있는지 알아본다. 5축장비의 가장 취약한 부분은 AC축을 제어하는 헤드가 가장 약한 부분이라 할 수 있다. 이 부분의 정밀도 및 누적 공차가 발생할 경우 모든 제품의 정밀도가 떨어지는 현상이 발생한다. 따라서 2NC헤드의 핵심적인 부분, 스핀들 하우징은 Al7075 T6(미국 알코아사) 소재를 사용하고 전체 바디는 FCD450 (구상흑연주철) 사용하여 진행하였다. 이 두가지 소재에서 작용되는 진동 및 절삭 과정에서 힘을 극한조건에서 유한요소 해석으로 적용되는 값을 밝혀 내고자 해석을 진행하였다. 이러한 해석 데이터를 활용하여 학생들이 5축절삭 보다 5축 가공기의 구조를 보고 이해하는데 도움이 되기를 기대한다.

Heel angle 조정에 의한 터빈 블레이드의 5축 NC가공 데이터 생성 (Generation of 5-axis NC Data for Machining Turbine Blades by Controlling the Heel Angle)

  • 이철수;박광렬
    • 한국CDE학회논문집
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    • 제4권2호
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    • pp.110-120
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    • 1999
  • In general, turbine blades are usually machined on 5-axis NC machine. The 5-axis machining of sculptured surface offers many advantages over 3-axis machining including the faster material-removal rates and an improved surface finish. But it is difficult and time-consuming to generated interference-free 5-axis tool path. This paper describes research on the algorithm for generation of an interference-free 5-axis NC data for machining turbine blades. The approach, using the section profile derived from the intersection of cutting planes with a triangulated-surface approximation, includes (1) CL-data generation by detecting an interference-free heel angle (2) the calculation method for finding a adaptive feed-rate value, and (3) the inverse kinematics depending on the structure of 5-axis machine.

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On 5-Axis Freeform Surface Machining Optimization: Vector Field Clustering Approach

  • My Chu A;Bohez Erik L J;Makhanov Stanlislav S;Munlin M;Phien Huynh N;Tabucanon Mario T
    • International Journal of CAD/CAM
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    • 제5권1호
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    • pp.1-10
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    • 2005
  • A new approach based on vector field clustering for tool path optimization of 5-axis CNC machining is presented in this paper. The strategy of the approach is to produce an efficient tool path with respect to the optimal cutting direction vector field. The optimal cutting direction maximizes the machining strip width. We use the normalized cut clustering technique to partition the vector field into clusters. The spiral and the zigzag patterns are then applied to generate tool path on the clusters. The iso-scallop method is used for calculating the tool path. Finally, our numerical examples and real cutting experiment show that the tool path generated by the proposed method is more efficient than the tool path generated by the traditional iso-parametric method.

기하학적 형상정보와 벡터망을 이용한 임펠러의 5축가공 (5-axis Machining of Impellers using Geometric Shape Information and a Vector Net)

  • 황종대;윤일우
    • 한국기계가공학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.63-70
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    • 2020
  • Two rotational motions of the 5-axis machine tool maximize the degree of freedom of the tool axis vector, which improves tool accessibility; however, this lowers feed speed and rigidity, which impairs machining stability. In addition, cutting efficiency is lowered when compared with a flat end mill because typically, the ball-end mill is used when machining by rotational motion. This study increased cutting efficiency by using a corner radius flat end mill during impeller roughing. Furthermore, we proposed a fixed controlled machining of the rotary motion using geometric shape information to improve the feed speed and machining stability. Finally, we proposed a finishing tool path generation method using a vector net to increase the convenience and practicality of tool path generation. To verify its effectiveness, we compared the machining time, shape accuracy, and surface quality of the proposed method and an existing dedicated module.

5축 절삭가공기 교육 중 2NC 헤드의 고강도 알루미늄을 적용한 스핀들 하우징의 극한 조건의 진동해석에 관한 연구 (A Study on the Vibration Analysis of Spindle Housing with High Strength Aluminum of 2NC Head in Five-axis Cutting Machine Training)

  • 이지웅
    • 실천공학교육논문지
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    • 제14권1호
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    • pp.119-125
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    • 2022
  • 교육용으로 사용되는 피삭재(소재)는 SM20C, Al6061, 아크릴 등의 소재를 사용한다. SM20C 소재는 탄소강으로서 자격증 시험 및 기능경기대회에서 많이 사용되지만 산업현장에서도 많이 사용된다. Al6061 소재는 탄소강에 비하여 경도가 낮아지고 전성(연성)이 강한 소재이기에 공구의 구성인선이 많이 발생하는 소재라고 한다. 아크릴 소재를 이용하여 학생들에게 실습지도 하면 어느 부분에서 과다 절삭으로 인하여 진동이 발생하고 공구의 파손이 발생하는 소재이다. 이러한 과정에서 5축장비인 2NC헤드에게 가해지는 충격이 정밀도 제어에는 어느정도 영향을 줄 수 있는지 알아본다. 5축장비의 가장 취약한 부분은 AC축을 제어하는 헤드가 가장 약한 부분이라 할 수 있다. 이 부분의 정밀도 및 누적 공차가 발생할 경우 모든 제품의 정밀도가 떨어지는 현상이 발생한다. 따라서 2NC헤드의 핵심적인 부분, 스핀들 하우징은 Al7075 T6(미국 알코아사) 소재를 사용하여 진행하였다. 이 소재에서 작용되는 진동 및 절삭 과정에서 힘을 극한조건에서 유한요소 해석으로 적용되는 값을 밝혀 내고자 해석을 진행하였다. 이러한 해석 데이터를 활용하여 학생들이 5축절삭 보다 5축가공기의 구조를 보고 이해하는데 도움이 되기를 기대한다.