Standards concerning the determination of positioning accuracy and repeatability of numerically controlled(NC) machine tools have been published relentlessly over the last 20 years. Since the publication in 1988 of the International Standard 230-2 there has been a pronounced move, both at national and international standards level, to embrace further test procedures for a complete machine tool performance assessment. For example, measurements of angular (pitch, roll, and yaw) and straightness errors along linear axes are now commonplace and complement the existing positioning accuracy and repeatablity tests. More recently the subject of circularity evalutaion has also gained considerable interest. Here dynamic tests, using a kinematic ballbar or circular masterpiece, give an instant overview of the contouring ability of the machine in two axes at specific feedrates. This information is extremely important in optimising machining accuracy. This paper describes moves to complete the machine calibration package in national and international standardis- ation for the assessment of machine tool performance.
Recently, technical trend in machine tools is focused on enhancing of speed, accuracy and reliability. The high speed usually results in thermal displacement and structural deformation. To minimize the thermal effect, precision machine tools adopt a high precision cooling system. This study proposes a temperature control for an oil cooler system using Pill control with fuzzy logic. In the cooler system, refrigerant flow rate is controlled by rotational speed of a compressor, and outlet oil temperature is selected as the control variable. The fuzzy control rules iteratively correct PID parameters to minimize the error and difference between the outlet temperature and the reference temperature. Here, ambient temperature is used as the reference one. To show the effectiveness of the proposed method, a series of experiments are conducted for an oil cooler system of machine tools, and the results are compared with the ones of a conventional Pill control. The experimental results show that the proposed method has advantages of faster response and smaller overshoot.
It can be acquired the high effective productivity through of high speed, precision of machine tools, and then, machine tools will be got a competitive power. Industrially advanced countries already developed that the high speed feed is 60m/min using the high speed ball screw. Also, a lot of problems have happened the feed drive system. It is necessary to study about the characteristics of thermal deformation played a more critical role than static stiffness and dynamic rigidity in controlling the level of machining accuracy. In spite of the improving the thermal deformation characteristics of machine tools at the design stage, there are always some residual errors that have to be compensated for during machining. In this study, thermal deformation error automated compensation device with multiple linear regression is proposed that thermal deformation error can be eliminated at the machining stage. The developed device has been practically applied to the feed drive unit.
The feed system of the machine tools is limited by the mechanical transmission elements. However, thanks to the advanced modern technology, those machines are able to equip with linear motors. In this paper, the types and application aspects of linear motor are discussed and a synchronous type of the linear motors has been applied to X-Y table for machining center. The performance shows an outstanding result in terms of the accuracy, speed and stiffness. Machine tool system with linear motors is expected to be more productive machines using linear motor in the near next years.
It can be acquired the high effective productivity through of high speed, precision of machine tools, and then, machine tools will be got a competitive power. Industrially advanced countries already developed that the high speed feed is 60m/min using the high speed ball screw. Also, a lot of problems have happened the feed drive system. It is necessary to study about the character of positioning accuracy, heat generation and high speed control for feed drive system of high speed. In this study, we make use of the feed drive system with a ball screw of large-scale-lead. We'll develop the feed drive system at the speed of 60m/min. Using the design of the mechanical element and the high speed control, the basic design concept can be established. After manufacturing one-shaft feed drive system and conducting the performance test, it'll be analyzed properties of the high speed feed drive system.
To maximize the productivity in machining molds and dies, machine tools should operate at high speeds. During the high speed operation of moving frames or spindles, vibration problems are apt to occur if the machine tool structures are made of conventional steel materials with inferior damping characteristics. However, self-excited vibration or chatter is bound to occur during high speed machining when cutting speed exceeds the stability limit of machine tool. Chatter is undesirable because of its adverse effect on surface finish, machining accuracy, and tool lift. Furthermore, chatter is a major cause of reducing production rate because, if no remedy can be found, metal removal rates have to be lowered until vibration-free performances is obtained. Also, the resonant vibration of machine tools frequently occurs when operating frequency approaches one of their natural frequencies because machine tools have several natural frequencies due to their many continuous structural elements. However, these vibration problems are closely related to damping characteristics of machine tool structures. This paper presents the use of polymer concrete and sandwich structures to overcome vibration problems. The polymer concrete has high potential for machine tool bed due to its good damping characteristics with moderate stiffness. In this study, a polymer concrete bed combined with welded steel structure i.e., a hybrid structure was designed and manufactured for a high-speed gantry-type milling. Also. its dynamic characteristics were measured by modal tests.
Recently, as the demand for high efficiency, multi-function machine tools has increased, domestic machine tool industries are investing in research and development for Gantry-Type Machining centers. In this thesis, for the purpose of evaluating machining accuracy and designing a machine tool structure, a simplified model of the main frame is suggested. The results show the general characteristics of the optimum design, and the approach is shown as practicable for the preliminary design analysis and improvement of a conceptual design of a Gantry-Type Machining center. This paper's results are expected to improve the static characteristics of Gantry-Type Machine centers. The three-dimensional finite element models proved that the modeling method might be applied to real machine tool structures.
Design and estimation of a spindle system which was composed of grinding spindle and regulating spindle for the centerless grinding of ferrule was performed and prototypes of each spindle were manufactured. Loop stiffness of the spindle system was 130 N/${\mu}m$. Although the value was lower than the target value of 150 N/${\mu}m$, as there included 20% of the safety factor, it was enough to machine the ferrule. Rotational accuracies of each spindle were about 0.2${\mu}m$ at the primary speed of 2,300 rpm(grinding spindle) and 300 rpm(regulating spindle). Temperature rises at the same speed were about $4.4\;\~\;4.7^{\circ}C$ in the case of grinding spindle and $1.8^{\circ}C$in the case of regulating spindle, which were well agreed with the designed value. From these results, it was estimated that the prototype of spindle system had a enough performances for the centerless grinding machine to machine the ferrule.
Recently, the machine tools called multi-task machines, which mounted rotary axes on the table or spindle are used increasingly. Accordingly, multi-task machine tool takes a growing interest on the motion accuracy of feed drive system. In this study, measurement and diagnosis of motion errors ware attempted from circular pattern obtained by using DBB (Double ball bar) device. Those were obtained at both clockwise and counter clockwise motions in mutually perpendicularly intersecting three planes. The reliability of error measurement system for multi-task machine tool was verified by the direct test cutting.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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