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.
When milling concave corners, cutter load increases momentarily and fluctuates severely due to concentration and uneven distribution of material stock. This abrupt change of cutter load produces undesirable machining results such as wavy machined surface and cutter breakage. An important factor for studying cutter load in 2.5D pocket milling is the instantaneous Radial Depth of Cut (RDC). However, previous work on RDC under different corner-cutting conditions is lacking. In this different corner shapes. In our work, we express RDC mathematically in terms of the instantaneous cutter engage angle which is defined as Cutter Swept Angle (CSA). An analytical approach for modeling CSA is explained. Finally, examples are shown to demonstrate that the proposed CSA modeling method can give an accurate prediction of cutter load pattern at cornering cut.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.12
no.1
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pp.163-172
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1988
An off-line Geometric Adaptive Control Scheme is applied to the milling machine to identify its guideway errors. In the milling process, the workpiece fixed on the bed travels along the guideway while the tool and spindle system is fixed onto the machine. The scheme is based on the exponential smoothing of post-process measurements of relative machining errors due to the tool, workpiece and bed deflections. The guideway error identification system consists of a gap sensor, a, not necessarily accurate, straightedge, and the numerical control unit. Without a priori knowledge of the variations of the cutting parameters, the time-varying parameters are also estimated by an exponentially weighted recursive least squares method. Experimental results show that the guideway error is well identified within the range of RMS values of geometric error changes between machining passes disregarding the machining conditions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.8
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pp.2508-2515
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1996
Determination of an optimal feed rate is valuable in the sense of the precision and efficient machining. In this regard, a new surface roughness model for the face milling operation that considered the radial and axal runouts of the inserts in the cutter body was developed. The validity of the model was proved through the cutting experiments, and the model is able to predict the real machined surface roughness exactly with the information of the insert runouts and the cutting conditions. From the estimated surface roughness value, the maximum feed rate that obtains a maximum naterial removal rate under the given surface roughness constraint can be selected by using a bisection method. Therefore, this mehod for optimizing the feed rate can be well applied to the using a bisection method. Therefore, this method for optimizing the feed rate can be well applied to the using selsction of the cutting condition during the NC data generation in CAM.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.23
no.6
s.165
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pp.979-987
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1999
In a high precision vertical machining center, the estimation of cutting forces is important for many reasons such as prediction of chatter vibration, surface roughness and so on, and cutting forces are difficult to predict because they are very complex and time variant. In order to predict the cutting forces of end-milling process for various cutting conditions, a mathematical model is important and this model is based on chip load, cutting geometry, and the relationship between cutting forces and chip loads. Specific cutting force coefficients of the model have been obtained as interpolation function types by averaging farces of cutting tests. In this paper, the coefficients are obtained by neural network and the results of the conventional method and those of the proposed method are compared. The results show that the neural network method gives more correct values than the function type and that in teaming stage as the omitted numbers of experimental data increases the average errors increase.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.9
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pp.2089-2104
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1995
A novel and efficient cutter path planning method for machining intricately shaped curved surfaces, called the steepest directed tree method, is presented. The curved surface is defined by triangular facets, the density and structure of which are determined by the intricacy and form accuracy of the surface. Geometrical form definition and recognition of the topological features are used to connect the nodes of the triangulated surface meshes for the successive and interconnected steepest pathways, which makes good use of end milling characteristics. The planetary cutter centers are determined to locate along smoothly changing paths and then the height values of the cutter are adjusted to avoid surface interference. Several machined examples of intersecting and intricate surfaces are presented to illustrate the benefits of the new approach. It is shown that due to more consistent geometry matching between cutter and surface(in comparison with the current CC Cartesian method) surface finish can be typically improved. Moreover, the material in concave fillets which is difficult to be removed by ball mills can be removed efficiently. The built-in positioning of cutter to avoid interference runs minutely in the sharp and discontinuous regions. The steepest upward movement of the cutter gives a stable dynamic cutting state and allows increase in the feedrate and spindle speed while remaining the stable cutting state.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.23
no.3
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pp.273-278
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2014
This study presents a chatter vibration avoidance program for the milling process. Chatter vibration has a negative effect on workpieces and spindle-tools. When chatter vibration occurs, the cutting tool is loaded dynamically, a chatter pattern is generated on the workpiece, and the tool life is reduced. The developed program is composed of various modules such as an FFT analyzer, an impact test analyzer, a chatter vibration indicator, and a spindle speed recommender. The proposed program is verified using an AISI D2 cutting experiment in milling process. The effect of chatter vibration on the machining condition can be simulated by the suggested method, and successfully exploited to avoid chatter vibration.
Kim, San-Ha;Chung, Do-Kwan;Kim, Bo-Hyun;Oh, Kwang-Hwan;Jeong, Sung-Ho;Chu, Chong-Nam
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.10
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pp.108-115
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2009
Although nanosecond pulsed laser drilling and milling are rapid and non-wear processes in micromachining, the quality cannot meet the precision standard due to the recast layer and heat affected zone. On the other hand, electrical discharge machining (EDM) is a well-known high precision machining process in micro scale; however, the low material removal rate (MRR) and tool wear remain as drawbacks. In this paper, hybrid process of laser beam machining (LBM) using nanosecond pulsed laser and micro EDM was studied for micro drilling and milling. While the quality of the micro structure fabricated by this hybrid process remains as high as direct EDM, the machining time and tool wear can be reduced. In addition, variable depth of layer was introduced as an effective method improving efficiency of hybrid milling.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.23
no.6
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pp.569-575
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2014
In this study, the effect of cutting edge geometry, such as helix and rake angles, on surface roughness in ball-end milling is investigated by using the Taguchi method. A set of experiments adopting the $L_{27}(3^{13})$ design with an orthogonal array are conducted with special WC ball-end mills having different helix and rake angles. Analysis of variance (ANOVA) is performed to analyze the effects of tool geometry and machining parameters, such as cutting speed, feed per tooth, and depth of cut, on surface roughness. The ANOVA results reveal that helix and rake angles are critical factors affecting surface roughness; the interaction of helix angle and cutting speed is also important. This research can contribute to novel cutting edge designs of ball-end mills and optimization of cutting parameters.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.18
no.3
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pp.261-269
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2009
Micro end-milling process is applied to fabricate precision mechanical parts cost-effectively. It is a complex and time-consuming job to select optimal process conditions with high productivity and quality. To improve the productivity and quality of precision mechanical parts, micro end-mill wear and cutting force characteristics should be studied carefully. In this paper, high speed machining experiments are studied to construct the optimum process design as well as the mathematical modeling of tool wear and cutting force related to cutting parameters in micro ball end-milling processes. Cutting force and wear characteristics under various cutting conditions are investigated through the condition monitoring system and the design of experiment. In order to construct the cutting database, mathematical models for the flank wear and cutting force gradient are derived from the response surface method. Optimal milling conditions are extracted from the developed experimental models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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