Continuous sliding mode control is applied to turning process for cutting force regulation. The highest feedrate compatible with the allowable cutting force is applied in rough cutting process such that maximum productivity is ensured and tool breakage is avoided. The programmed feedrate is overridden after the control algorithm is carried out. However, most CNC lathe manufacturers offer limited number of data bits far feedrate override, thus resulting in nonlinear behavior of the machine tools. Such nonlinearity brings “quantized” effect, and the optimal faedrate is rounded off before being fed into the CNC system. To compensate for this problem, continuous sliding mode control is applied. Conventional switching control law at a sliding surface is replaced by a smooth control interpolation in a selected boundary layer to avoid the excitation of high-frequency dynamics. Simulation results are presented in comparison with those obtained by applying adaptive control.
One of the major limitations of productivity and quality in metal cutting is the machining accuracy of machine tools. The machining accuracy is affected by geometric errors, thermally-induced errors, and the deterioration of the machine tools. Geometric and thermal errors of machine tools should be measured and compensated to manufacture high quality products. In metal cutting, the machining accuracy is more affected by thermal errors than by geometric errors. In this study, the compensation device and temperature-based algorithm have been presented in order to compensate thermal error of machine tools under the real-time. The thermal error is modeled by means of angularity errors of a column and thermal drift error of the spindle unit which are measured by the touch probe unit with a star type styluses, a designed spherical ball artifact, and five gap sensors. In order to compensate thermal characteristics under several operating conditions, experiments performed with five gap sensors and manufactured compensation device on the horizontal machining center.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제1권1호
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pp.111-117
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2000
One of the major limitations of productivity and quality in metal cutting is the machining accuracy of machine tools. The machining accuracy is affected by geometric errors, thermally-induced errors, and the deterioration of the machine tools. Geometric and thermal errors of machine tools should be measured and compensated to manufacture high quality products. In metal cutting, the machining accuracy is more affected by thermal errors than by geometric errors. This paper models the thermal errors for error analysis and develops an on-the-machine measurement system by which the volumetric errors are measured and compensated. The thermal error is modeled by means of angularity errors of a column and thermal drift error of the spindle unit which are measured by the touch probe unit with a star type styluses and a designed spherical ball artifact (SBA). Experiments show that the developed system provides a high measuring accuracy, with repeatability of $\pm$2$\mu\textrm{m}$ in X, Y and Z directions. It is believed that the developed measurement system can be also applied to the machine tools with CNC controller. In addition, machining accuracy and product quality can be also improved by using the developed measurement system when the spherical ball artifact is mounted on a modular fixture.
Conventionally used linear or circular interpolator is undesirable for the precision machining of 3D free-form surface as the following reason: the transmission errors due to the huge number of data, discontinuity of segmentation, unsmooth motion speed. To this regard, modern CNC machine tools are designed with the function of machining arbitrary parametric curves. However, these systems don't consider the adaptive federate, which dominates the quality of the machining process. This paper proposes a NURBS interpolator for the constant material removal rate. That is accomplished by the variable federate using curvature of curve. The curvature-compensated feederate system has important Potential applications in ensuring part accuracy and protecting cutting tool. The simulated result show it can be applicable to the real machining.
Increased complexity of products and their manufacturing processing demans higher quality control and monitoring than ever before. Therefore, flexible automatization or flexible manufacturing systems (FMS) offer numerous advantages over alternative manufacturing methods. In this state, a in-process monitoring is one of the important flexible automation system. And as use of NC and CNC machine tool has been increasing, cutting work has automating and it is necessary to develop the automatic production system combined a couple of machine tool. Thus, in this paper to search examination it can measure the tool wear and the tool life and can be more practical research subject.
Increased complexity of products and their manufacturing processing demans higher quality control and monitoring than ever before. Therefore, flexible automatization or flexible manufacturing systems (FMS) offer numerous advantages over alternative manufacturing methods. In this state, a in-process monitoring is one of the important flexible automatino system. And as use of NC and CNC machine tool has been increasing, cutting work has automating and it is necessary to develop the automatic production system combined a couple of machine tool. Thus, in this paper to search examination it can measure the tool wear and the tool life and can be more practical research subject.
A noncircular cutting such as a piston cutting has depended on the copy-machining because of its complex shape. But the copy-machining needs a master model and brings about a low quality of the piston caused by being worn out of the master model. And the lower cutting speed reduces the productivity. In this paper, for solving these problems, a specialized software system and its subsequent procedure are presented. The shape of a piston consists of an oval, an offset, recesses, and eccentricities. The paper describes these shapes as a consistent equation that is a function of the rotational angle and the position of longitudinal direction(Z-axis). It is simple to define the characteristic geometry of a piston and to generate a tool path for CNC machining. This paper proposes the a proper structure of a 4-axes CNC(Computerized Numerical Control) lathe for machining the piston. As well as X-axis and Z-axis, are attached to the machine a C-axis for rotation and a Y-axis for higher speedy prismatic motion parallel to X-axis.
The multi-axis combined machining technology has enabled combined machining, which was difficult. However, the reality is that manufacturing costs are rising due to expensive equipment and there is a shortage of machine operation engineers. The purpose of this research is to present the optimum cutting conditions for the surface roughness when processing the inner diameter of SUS440C, which is an egg material, using a CNC automatic lathe. As a result of measuring the surface roughness, dry machining was the best at Ra0.481㎛ at a spindle speed of 4,000rpm, a feed rate of 0.05rev/min, and a cutting depth of 0.3mm. In wet machining, the highest value was Ra0.317 at a spindle speed of 2,000 rpm, a feed rate of 0.05 rev/min, and a cutting depth of 0.2 mm. The lower the feed rate, the better surface roughness appears. It was found that the feed rate had more influence than the number of revolutions and depth of cut.
Monitoring of the cutting force signals in cutting process has been well emphasized in machine tool communities. Although the cutting force can be directly measured by a tool dynamometer, this method is not always feasible because of high cost and limitations in setup. In this paper an indirect cutting force monitoring system is developed so that the cutting force in turning process is estimated based on a AC spindle drive model. This monitoring system considers the cutting force as a disturbance input to the spindle drive and estimates the cutting force based on the inverse dynamic model. The inverse dynamic model represents the dynamic relation between the cutting force, the motor torque and the motor power. The proposed monitoring system is realized on a CNC lathe and its estimation performance is evaluated experimentally.
Dieless CNC forming is an innovative technology which can form various materials with complex shape by numerically controlled incremental forming process. In this paper, a method of NC tool path generation based on an STL file for dieless CNC forming is proposed. Tool trajectory adopts the principle of layered manufacturing in rapid prototyping technology, but it is necessary to consider STL offset because of the ball shaped tool with a radius. Vertex offset method which enables to compute offset STL directly is engaged for STL offset. The offseted STL is sliced by cutting planes to generate contouring tool path. Algorithm is implemented on a computer and experimented on a dieless CNC forming machine to show its validity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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