International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.3
no.1
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pp.76-82
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2002
This paper presents an experimental study of the effect of cutting tool materials on surface quality when turning hardened steels. Machining tests on a lathe are performed using polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) and ceramic tools at various cutting conditions without coolant. From the experiments, it is observed that the radial force is the largest force component regardless the type of tool used. The specific cutting energy for the hard turning is estimated to be considerably smaller than the specific grinding energy. It is also found that cutting force and surface roughness with the PCBN tools are higher and better than those with the ceramic tools under the same cutting condition. It is due that the PCBN tools transfer the generated heat more effectively than the ceramic tools due to their higher thermal conductivity. The optimal cutting conditions for the best surface quality are selected by using an orthogonal array concept.
This study discusses frequency analysis based on autoregressive (AR) time series model, and process characterization in orthogonal cutting of a fiber-matrix composite materials. A sparsely distributed idealized composite material, namely a glass reinforced polyester (GFRP) was used as workpiece. Analysis method employs a force sensor and the signals from the sensor are processed using AR time series model. The resulting pattern vectors of AR coefficients are then passed to the feature extraction block. Inside the feature extraction block, only those features that are most sensitive to different types of cutting mechanisms are selected. The experimental correlations between the different chip formation mechanisms and AR model coefficients are established.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.9
no.2
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pp.36-44
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2000
In this paper drill shape and cutting conditions for environmentally conscious dry drilling of A319 Al-alloy are studied by experimental method. The experiment is planned with Taguchi's method that is based on the orthogonal array of design factors. The result is summarized as follows (1) Drill geometry optimization can increase the number of holes in dry drilling and also large helix angle and large point angle are desirable in dry drilling. (2) It is found that cutting conditions that is cutting speed and feed rate are closely related to the drill geometry(3) For dry drilling of Al-alloys drill shape and cutting conditions are selected and tested by experimental method. But it is found that the perfect dry drilling is difficult because of the machining characteristics of Al-alloys and so new machining method such as minimal lubricant application is required.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.19
no.2
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pp.295-300
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2010
Inconel 718 alloy, widely used as material of aircraft engine, has a good mechanical property in high temperature, strong anti-oxidation characteristics in oxidated current over $900^{\circ}C$, and also is not easily digested in the air containing sulfur, therefore, its usage as mechanical component is expanding rapidly. Even though Inconel alloy 718 is difficult to machine, it requires highly precise processing/machining to sustain its component quality of high accuracy. In this paper, general turning operation conditions arc tested to select the best cutting process condition by measuring surface roughness through implementing experiments with orthogonal array of cutting speed, feeding speed and cutting depth as processing parameters based on the Taguchi method. Optimal turning operation conditions are extracted from the proposed experimental models.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.11
no.4
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pp.31-38
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2012
In this paper, we selected primary cutting parameters that influence on surface roughness of cut bottom surface in end-milling for SM25C material. Those are overhang, depth of cut, feed rate and spindle speed. And then performed orthogonal array experiment and ANOVA by Taguchi method to determine that improved level combination of cutting parameters for betterment of working efficiency and surface roughness one of quality characteristics. And we verified a advisability of prediction model by verification test about level combination. From the results, main cutting parameter influences on surface roughness is spindle speed and the next is feed rate.
Park, Jong-Min;Choi, Won-Sik;Kwon, Soon-hong;Cha, Jinhoon
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.8
no.4
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pp.48-53
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2009
Inconel 718 alloy, widely used as material of aircraft engine, has a good mechanical property in high temperature, strong anti-oxidation characteristics in oxidated current over $900^{\circ}C$, and also is not easily digested in the air containing sulfur, therefore, its usage as mechanical component is expanding rapidly. Even though Inconel alloy 718 is difficult to machine, it requires highly precise processing/machining to sustain its component quality of high accuracy. In this paper, general turning operation conditions are tested to select the best cutting process condition by measuring surface roughness through implementing experiments with orthogonal array of cutting speed, feeding speed and cutting depth as processing parameters based on the Taguchi method. Optimal turning operation conditions are extracted from the proposed experimental models.
In this paper, object of experiment is to study on the effect parameters to obtain optimal surface roughness in face turning. Surface roughness is significantly important to be high quality of parts produced by turning process. For this purpose, the optimization of cutting parameters for face turning operation is investigated applying the Taguchi method. An orthogonal array, signal-to-noise, and the analysis of variance are employed to evaluate effect of cutting parameters for face turning. Also confirmation tests were performed to make a comparison between the results predicted from the mentioned correlations and the theoretical results. Cutting experiment is performed without cutting fluid using coated tungsten carbide insert about workpiece of SM45C. And regression analysis technique has been used to study the effects of the cutting parameters.
This paper outlines the Taguchi optimization methodology, which is applied to optimize cutting parameters in end milling when machining STS304 with TiAlN coated SKH59 tool under up and down end milling conditions. The end milling parameters evaluated are depth of cut, spindle speed and feed rate. An orthogonal array, signal-to-noise (S/N) ratio and analysis of variance (ANOVA) are employed to analyze the effect of these end milling parameters. The Taguchi design is an efficient and effective experimental method in which a response variable can be optimized, given various control and noise factors, using fewer resources than a factorial design. An orthogonal array of $L_9(33)$ was used. The most important input parameter for cutting force, however, is the feed rate, and depending on the cutter rotation direction. Finally, confirmation tests verified that the Taguchi design was successful in optimizing end milling parameters for cutting force.
This paper describes the micro cutting of wear resistant tungsten carbides using PCD (Poly-Crystalline Diamond) cutting tools in performance with SEM (Scanning Electron Microscope) direct observation method. Turning experiments were also carried out on this alloy (V50) using a PCD cutting tool. One of the purposes of this study is to describe clearly the cutting mechanism of tungsten carbides and the behavior of WC particles in the deformation zone in orthogonal micro cutting. Other purposes are to achieve a systematic understanding of machining characteristics and the effects of machining parameters on cutting force, machined surface and tool wear rates by the outer turning of this alloy carried out using the PCD cutting tool during these various cutting conditions. A summary of the results are as follows: (1) From the SEM direct observation in cutting the tungsten carbide, WC particles are broken and come into contact with the tool edge directly. This causes tool wear in which portions scrape the tool in a strong manner. (2) There are two chip formation types. One is where the shear angle is comparatively small and the crack of the shear plane becomes wide. The other is a type where the shear angle is above 45 degrees and the crack of the shear plane does not widen. These differences are caused by the stress condition which gives rise to the friction at the shear plane. (3) The thrust cutting forces tend to increase more rapidly than the principal forces, as the depth of cut and the cutting speed are increased preferably in the orthogonal micro cutting. (4) The tool wear on the flank face was larger than that on the rake face in the orthogonal micro cutting. (5) Three components of cutting force in the conventional turning experiments were different in balance from ordinary cutting such as the cutting of steel or cast iron. Those expressed a large value of thrust force, principal force, and feed force. (6) From the viewpoint of high efficient cutting found within this research, a proper cutting speed was 15 m/min and a proper feed rate was 0.1 mm/rev. In this case, it was found that the tool life of a PCD tool was limited to a distance of approximately 230 m. (7) When the depth of cut was 0.1 mm, there was no influence of the feed rate on the feed force. The feed force tended to decrease, as the cutting distance was long, because the tool was worn and the tool edge retreated. (8) The main tool wear of a PCD tool in this research was due to the flank wear within the maximum value of $V_{max}$ being about 260 $\mu\textrm{m}$.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.5
no.3
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pp.35-42
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2004
This research describes that the cutting characteristics and tool wear behavior in the micro cutting of three kinds of wear resistant cemented carbides (WC-Co; V40, V50 and V60) using PCD (Poly Crystalline Diamond) and PCBN (Poly crystalline Cubic Boron Nitride) cutting tools by use of the SEM (Scanning Electron Microscope) direct observation method. The purpose of this research is to present reasonable cutting conditions from the viewpoint of high efficient cutting refer to a precise finished surface and tool wear. Summary of the results is as follows: (1) The cutting forces tend to increase as the increase of the weight percentage of WC particles, and the thrust forces was larger than the principal forces in the cutting of WC-Co. These phenomena were different from the ordinary cutting such as cutting of steel or cast iron. (2) The cutting speed hardly influenced the thrust force, because of the frictional force between the cutting tool edge and small WC particles at low cutting speed region such as 2$\mu\textrm{m}$/s. It seemed that the thrust cutting force occurred by the contact between the flank face and work material near the cutting edge. (3) The wear mechanism for PCD tools is abrasion by hard WC particles of the work materials, which leads diamond grain to be detached from the bond. (4) From the SEM direct observation in cutting the WC-Co, it seems that WC particles are broken and come into contact with the tool edge directly. This causes tool wear, resulting in severe tool damage. (5) In the orthogonal micro cutting of WC-Co, the tool wear in the flank face was formed bigger than that in the rake face on orthogonal micro cutting. And the machining surface integrity on the side of the cutting tool with a negative rake angle was better than that with a positive one, as well as burr in the case of using the cutting tool with a negative rake angle was formed very little compared to the that with a positive one.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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