The purpose of this study is to suggest the machining technique of the constant control of cutting speed in order to improve precision machining and tool life in high speed machining using ball end mill. Cutting speed is changed in machining free form surface like free form surface. So, we don't have supreme surface form and toll life on machining. The way to solving this problem is that we should be settled to optimal cutting speed in free form surface machining. And, to improve precision machining is executed high speed machining method to output optimum NC data with developed constant control of cutting speed program after modeling of CAD/CAM. In this paper, a comparison was made of the cutting precision and tool life in conventional cutting and those in free form surface machining applying the program developed.
제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국제학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
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pp.9-23
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1993
Free-form surface machining is usually performed with an NC milling machine and a ball end milling cutter. Since this conventional method is basically sculpting on a plane, it is not suitable for three dimensional body machining. This article will introduce a new machining method for three dimensional body with free-form surface and newly developed machine tool suitable for such machining.
Cutter deflections in the ball-end milling process is one of the main causes of the machining errors on a free-form surface. In order to avoid machining errors in this process, a methodology avoiding these machining errors on the free-form surfaces has been developed. In this method, feedrates in the finish cuts are adjusted for the prevention of machining errors. A model for the prediction of machining errors on the free-form surface is analytically derived as a function of feed and normal vector at the surface of contact point by the cutter. This model is applied to the dertermination of the adjusted feedrates which satisfy the machining tolerance of the surface. In the finish cuts of a simple curved surface, the suggested model is examined by the measurements of the generated machining error on this surface. And also, this surface is machined with the adjusted feedrates for the given machining tolerance. The measured machining errors on this surface are compared with the given tolerance. In this comparisons, it is shown that the predicted errors are fairly good agreement with the test results.
Due to the recent growth of die/mold machining industry, demands for the high-precision and the high0quality of die product are increasing rapidly. Free surfaces of die/mold are often manufactured using the ball-end milling process. It is difficult to find the cutting condition of the ball-end milling process due to the free form machining for the various tool paths on inclined surface.
Tool interference is one of the most critical problems in sculptured surface machining. When machining cavities and concaves, the tool frequently overcuts the portions of the surface, which cause inaccuracy in machining. So tool interference-free paths must be generated for rough cutting more efficiently. In this paper a software using SSI(Surface/Surface intersection) algorithm is developed for eliminating tool interference which occurs in an offset surface in 3-dimensional free form surface modeling. this work consists of two stages : using the offset data, the intersection curves are rapidly checked by this algorithm at the first stage. CL(cutter location) data are obtained by deleting the loop section of intersected offset patches at the second stage. This algorithm can reduce the amount of memory required to store machining data and also easily check region which have the possibility of intersection. Also, This software is verified to be useful in machining a curved object on a DNC milling machine.
In recent years, there is increasing demand of esthetic design and complex function in aerospace, automobile and die/mold industry, which brings into limelight high-precision, high-efficient machining of sculptured surface. This paper deals with the establishment of the optimal tool path on free form surface in high speed ball end milling. Ball end milling is widely used for free form surface die and mold. In this machining, the cutting direction was changed with tool path. The cutting characteristics, such as cutting force and surface form are varied according to the variation of cutting directions. In this paper, the optimal tool path with down cutting in free form surface cutting is suggested.
The purpose of this study is to suggest how the machining technique of constant control of cutting speed can improve precision machining and tool life in high speed machining using a ball end mill. Cutting speed is changed in machining fee form surfaces such as connecting rod die. So, we don't have supreme surface form and tool life on machining. To solve this problem we should settle on optimal cutting speeds in free form surface machining. And, to improve precision machining, We must execute high speed machining methods to output optimum NC data using developed constant control of cutting speed program after modeling by CAD/CAM. In this paper, a comparison was made of the cutting precision and tool life in conventional cutting and those in connecting rod machining applying the program developed.
Free-form surfaces arise in shipbuilding, automotive and aerospace industries. Specially compound free-form surfaces so do. Machining complicated products consist of compound surface, it is very important to avold and remove tool interferences. By the way, in compound surfaces the tool interference can occur not only in the tool path direction but also in the other direction. A new tool interference detection and correction using tool interference conditions is suggested to identify and correct the tool interference in compound surfaces.
Long stroke Fast Tool Servo (LFTS) with maximum stroke of $432{\mu}m$ is designed, manufactured and tested for fabrication of optical free-form surfaces. The large amount of stroke in LFTS has been realized by utilizing the hinge and lever mechanisms which enable the displacement amplification ratio of 4.3. In this mechanism the peculiar shape was devised for maximizing the displacement of end tip in LFTS and special mechanical spring has been mounted to provide the sufficient preload to the piezoelectric actuator. Also, its longitudinal motion of tool tip can be measured by capacitive type displacement sensor and closed-loop controlled to overcome the nonlinear hysteresis. In order to verify the static and dynamic characteristics of designed LFTS, several features including step response, frequency response and cut-off frequency in closed-loop mode were experimentally examined. Also, basic machining result shows that the proposed LFTS is capable of generating the optical free-form surface as an additional axis in diamond turning machine.
In this study, a diamond turning machine and a laser-assisted machining module were utilized for the complex combined cutting of aspheric shapes and fine patterns on the surface of high-hardness brittle material, silicon. The analysis of material's form accuracy and corrective machining was conducted based on key factors such as laser output, rotational speed, feed rate, and cutting depth to achieve form accuracy below 1 ㎛ and surface roughness below 0.1 ㎛. The cutting condition and corrective machining methods were investigated to achieve the desired form accuracy and surface roughness. The rotational speed of the spindle and the linear feed rate of the diamond turning machine were varied in five stages for the cutting condition test. Surface roughness and form accuracy were measured using both a contact surface profilometer and a non-contact surface profilometer. The experimental results revealed a tendency of improved surface roughness with increased rotational speed of the workpiece, and the best surface roughness and form accuracy were observed at a feed rate of 5 mm/min. Furthermore, based on the cutting condition experiments, corrective machining was performed. The experimental results demonstrated an improvement in form accuracy from 0.94 ㎛ to 0.31 ㎛ and a significant reduction in the average value of the surface roughness curve from 0.234 ㎛ to 0.061 ㎛. This research serves as a foundation for future studies focusing on the machinability in relation to laser output parameters.
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