This paper presents a prediction of tool deflection and resulting machining error fur sculptured surface productions in the ball-end milling process. Due to the different materials and the dimensions of the tool holder and cutter, a cantilever hem model with three uniform sections is proposed fur the tool deflection model. The ability of this model has been verified by a machining experiment. In this study, cutting force and machining error are investigated. This paper provides the prediction of machining error for sculptured surface to improve machining quality for industrial application.
To improve the surface waviness in the peripheral milling, since the tool deflection is largely affected by cutting force, the feedrate is controlled so that the cutting force measured in the normal direction to the workpiece is constant. A discrete time first order model between the feedrate and the tool deflection is derived for the control. The experimental results show that the surface waviness is greatly improved by the proposed method.
For geometric accuracy in the net shape machining, the problem of tool deflection should be resolved in some fashion. In particular, this is crucial in finish cut operation where slim tools are used. The purpose of this paper is to verify the validity and effectiveness of the prediction model of the machined surface. Experimental results are presented for the cut of steel material with HSS endmill of diameter 6mm on machining center. The results shows that 1) the machining error due totool deflection is serious even in the low cutting load, 2) by using the mechanistic simulation model with experimental coefficients, the machining error was predicted with maximum prediction error of 10% which was significantly reduced to the desired level by the path modification method.
Aircraft flight control surfaces which are one of the most important elements of safety allow a pilot to adjust and control the aircraft's flight attitude. This paper is described of the control surface deflection angle measuring device. Data analysis through ground test and flight test can provide reliability of this device using the present system. It is also shown that measuring system is capable of detecting failure of control surfaces.
In this paper, optimal cutting condition to minimize the form error in side wall machining with a flat end mill is studied. Cutting forces and tool deflection are calculated considering surface shape generated by the previous cutting such as roughing. Using the form error prediction method from tool deflection, optimal cutting condition considering form accuracy is investigated. Also, the effects of tool teeth number, tool geometry and cutting conditions on form error are analyzed. The characteristics and the difference of generated surface shape in up and down milling are discussed and over-cut free condition in up milling is presented. Form error reduction method through successive up and down milling is also suggested. The effectiveness and usefulness of the presented method are verified from a series of cutting experiments under various cutting conditions. It is confirmed that form error prediction from tool deflection in side wall machining can be used in optimal cutting condition selection and real time surface error simulation for CAD/CAM systems. This study also contributes to cutting process optimization for the improvement of form accuracy especially in precision die and mold manufacturing.
This paper presents an experimental study on the dimensional error in ball-end milling. In the 3D free-formed surface machining using ball-end milling, while machining conditions are varied due to the Z component of the feed and existing hemisphere part of the ball-end mill, the mechanics of ball-end milling are complicated. In the finishing, most of cutting is performed the ball part of the cutter and the machined surface are required the high quality. But the dimensional errors in the ball-end milling are inevitably caused by tool deflection, tool wear, thermal effect and machine tool errors and so on. Among these factors, the most significant one of dimensional error is usually known as tool deflection. Tool deflection is related to the instantaneous horizontal cutting force and varied the finishing cutting path. It lead to decrease cutting area, thus resulting cutting forces but the dimensional precision surface could not be obtained. So the machining experiments are conducted fur dimensional error investigation and these results may be used for decrease dimensional errors in practice.
Wire deflection, surface roughness and roundness were observed on changing discharge time for electrical discharge machining(EDM) of STD-11 in various conditions of thickness. The wire deflection was decreased as increasing discharge time and wire tension. The deflection is the smallest at the speed of wire of 10.6m/min and the water specific resistivity of 5k$\Omega$.cm. The deflection is found to be decreased as increasing dwell time. But if the water pressure is high, it is found not to be changed after the vibration of 4sec. The component of copper(Cu) and zinc(Zn), which is the main material of wire electrode, is observed for rough wire-cutting EDM of STD-11. This phenomena is found to be similar in spite of the change of EDM energy level. But it will be improved by changing the material and the shape of wire. The roundness of middle is found to be worse than that of upper and it is increased as the thickness of material is increased.
This paper presents a method to minimize the initial deflection of a multi-layer piezoelectric microactuator without loosing its piezoelectric deflection performance required for light modulating micromirror devices. The multi-layer piezoelectric actuator composed of PZT silicon nitride and platinum layers deflects or buckles due to the gradient of residual stress. Based on the structural analysis results and relationship between process conditions and mechanical properties we have modified the fabrication process and the thickness of thin film layers to reduce the initial residual stress deflection without decreasing its piezoelectric deflection performance. The modified designs fabricated by surface-micromachining process achieved the 77% reduction of the initial deflection compared with that of the conventional method based on the measured micromechanical material properties is applicable to the design refinement of multi-layer MEMS devices and micromechanical structures.
In this study, a pavement evaluation method is introduced by a case study of the measurement data obtained in Incheon International Airport. Based on the results obtained by both visual inspection and automobile inspection equipments, the pavement surface condition is evaluated and used for maintenance and rehabilitation strategy for pavement. In addition, the special attention was given to the back calculation and solution technique of E-modulus by FWD's deflection data in Pavement.
Azandariani, Mojtaba Gorji;Gholami, Mohammad;Nikzad, Akbar
Advances in nano research
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제12권1호
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pp.37-47
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2022
In this paper, the non-linear static analysis of Timoshenko nanobeams consisting of bi-directional functionally graded material (BFGM) with immovable ends is investigated. The scratching in the FG nanobeam mid-plane, is the source of nonlinearity of the bending problems. The nonlocal theory is used to investigate the non-linear static deflection of nanobeam. In order to simplify the formulation, the problem formulas is derived according to the physical middle surface. The Hamilton principle is employed to determine governing partial differential equations as well as boundary conditions. Moreover, the differential quadrature method (DQM) and direct iterative method are applied to solve governing equations. Present results for non-linear static deflection were compared with previously published results in order to validate the present formulation. The impacts of the nonlocal factors, beam length and material property gradient on the non-linear static deflection of BFG nanobeams are investigated. It is observed that these parameters are vital in the value of the non-linear static deflection of the BFG nanobeam.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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