A dynamic force balance model is proposed in this work as an extension of the previous static force balance model to predict metal transfer in arc welding. Dynamics of a pendant drop is modeled as the second order system, which consists of the mass, spring and damper. The spring constant of a spherical drop at equilibrium is derived in the closed-form equation, and the inertia force caused by drop vibration is included in the drop detaching condition. While the inertia force is small in the low current range, it becomes larger than the gravitational force with current increase. The inertia force reaches half of the electromagnetic force at transition current, and has considerable effects on drop detachment. The proposed dynamic force balance model predicts the detaching drop size more accurately than the static force balance model.
This study represents the non-dimensional cutting force model. With the non-dimensional cutting force model it is possible to estimate efficiently the maximum cutting force during one revolution of cutter. Using the non-dimensional cutting force model, the feed rate and spindle speed are adjusted so as to satisfy the maximum cutting force and maximum machining error. To verify the accuracy and efficiency of the non-dimensional cutting force model, a series of experiments were conducted, and experimental results proved and verified the non-dimensional cutting force model. The NC toolpath verification system developed in this paper uses the non-dimensional cutting force model, so that it is effective for calculating the cutting force and adjusting the cutting conditions.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제3권3호
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pp.62-68
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2002
To satisfy the requirement of the one axis linear positioning system, which is following control of the desired trajectory without following error and is the high positioning accuracy, feed-forward loop having cogging force model is proposed. In the one axis linear positioning system with linear PM motor, cogging force acting as disturbance is modeled analytically. Analytic model of cogging force is verified by result measured from positioning system constructed with linear PM motor. Measured result is very similar with proposed analytic model. Cogging force model is used as feet forward loop in control scheme of linear positioning system. Cogging force feed-forward'loop is obtained from analytic model of cogging farce. Trajectory following error is reduced from 300nm to 100nm by applying the proposed cogging farce feed-forward loop. By using analytic model of cogging force, the control scheme is simplified. Also this analytic model is applicable to calculation of characteristic value of positioning system in design process.
Cutting force is obtained as a sum of chip removing force and ploughing force. Chip removing force is estimated by multiplying specific cutting pressure by cutting area. Since ploughing force is caused from dullness of a tool, its magnitude is constant if depth of cut is bigger than a certain value. Using the linearity of chip removing force to cutting area and the constancy of ploughing force regardless of depth of cut which is over a certain limit each force is separated from measured cutting force and used to establish cutting force model. New rotation matrix to convert the measured cutting force in reference axes into the forces in cutter axes is obtained by considering that tool angles are projected angles from cutter axes to reference axes.. Spindle tilt is also considered far the model. The predicted cutting force estimated from the model is in good agreement with the measured force.
Cutting force characteristics is closely related with tool wear on the end milling. And it is found that the tool wear can be properly obtained by observation through the tool-maker's microscope when STS 304 is cut using an end mill. The relationship between the tool wear and the cutting force is established based on data obtained from a series of experiments. A cutting force model can be derived from basic cutting force model using parasitic force components of this tool wear. The results of th simulation using the cutting force model proposed in this paper were verified experimentally and a good agreement was partly obtained. The proposed model is capable of predicting increased cutting force due to tool wear.
본 논문의 목적은 복잡한 군수지원시스템의 모델링과 시뮬레이션을 위한 방법론을 제안하는 것이다. 제안하는 군수지원시스템 시뮬레이션 모델을 구성하는 요소들은 세 가지가 있다 : Logistics force agent(static model), Military supplies transport manager(function model), Military supplies state manager(dynamic model). Logistics force agent는 main function agent와function agent로 구성된다. Function agent가 다른 Logistics force agent에도 적용할 수 있도록 설계되었으며, 이는 에이전트의 높은 조합성과 재사용성을 가진다. Military supplies transport manager는 보급로에 대한 정보를 가지며 military supplies state manager로부터 받은 결정변수를 기반으로 보급로를 결정하고 군수품을 수송하는 역할을 하는 에이전트이다. Military supplies state manager는 군수품 보급을 요청받고 보급량, 우선순위 따위의 결정 변수를 military supplies transport manager에게 알려주는 역할을 한다. 본 논문에서는 군수 시뮬레이션 모델의 설계를 위해 Discrete Event Systems Specification(DEVS) formalism을 이용하였다.
This paper presents the cutting simulation system for prediction and regulation of cutting force in CNC machining. The cutting simulation system includes geometric model, cutting force model, and off-line fred rate scheduling model. ME Z-map(Moving Edge node Z-map) is constructed for cutting configuration calculation. The cutting force models using cutting-condition-independent coefficients are developed for flat-end milling and ball-end milling. The off-line feed rate scheduling model is derived from the developed cutting force model. The scheduled feed rates are automatically added to a given set of NC code, which regulates the maximum resultant cutting force to the reference force preset by an operator. The cutting simulation system can be used as an effective tool for improvement of productivity in CNC machining.
In order to design and improve a new machine tool, there is a need for a better understanding of the cutting force. In this paper, the computer programs were developed to predict not only the mean specific cutting pressure but also the cutting force. The simulated cutting forces in X, Y, Z directions resulted form the developed cutting force model were compared with the measured cutting forces in the time and frequency domains. The simulated cutting forces resulted from the new cutting force model have a good agreement with the measured force in comparison with these resulted from the existing cutting force model.
Dynamic cutting process can be represented by a closed-loop0 system consisted of machine tool structure and pure cutting process. On this paper, cutting system is modeled as a six degrees of freedom system using MARV(Modified Autoregressive Vector) model in face milling, and the modeled dynamic cutting process is used to predict dynamic cutting force component. Based on the double modulation principle, a dynamic cutting force model is developed. From the simulated relative displacements between tool and workpiece the dynamic force domponents can be calculated, and the dynamic force can be obtained by superposition of the static force and dynamic force components. The simulated dynamic cutting forces have a good agreement with the measured cutting force.
In this paper, the contact force between two colliding bodies is modeled by using Hertz's force-displacement law and nonlinear damping function. In order to verify the appropriateness of the proposed contact force model, the drop type impact test is carried out for different impact velocities and different materials of the impacting body, such as rubber, plastic and steel. In the drop type impact experiment, six photo interrupters in series close to the collision location are installed to measure the velocity before impact more accurately. The characteristics of contact force model are investigated through experiments. The parameters of the contact force model are estimated using the optimization technique. Finally the estimated parameters are used to predict the impact force between two colliding bodies in opening action of the magnetic contactor, a kind of switch mechanism for switching electric circuits.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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