Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2004.10a
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pp.416-421
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2004
Off-line feedrate scheduling is presented as the advanced technology to regulate cutting forces at the desired level through change of feedrates. In rough cutting, the feedrate scheduling aims at reducing the machining time, which is the most important factor for better productivity. Thus, the largest force which can avoid breakage of tool shank and tooth is a reference force for feedrate scheduling in rough cutting. In this paper, a calculation method of the reference cutting force for feedrate scheduling is developed. This model calculates rupture plane of tooth using the FEM analysis of a tool and computes the reference force using the transverse rupture strength of a tool. Experiments validate that the presented feedrate scheduling model reduced machining time drastically and regulate cutting forces at the reference cutting force.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.11
no.2
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pp.1-8
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2002
Cutting force is obtained as a sum of chip removing force and ploughing force. Chip removing force is estimated by multiplying specific cutting pressure by cutting area. Since ploughing force is caused from dullness of a tool, its magnitude is constant if depth of cut is bigger than a certain value. Using the linearity of chip removing force to cutting area and the constancy of ploughing force regardless of depth of cut which is over a certain limit each force is separated from measured cutting force and used to establish cutting force model. New rotation matrix to convert the measured cutting force in reference axes into the forces in cutter axes is obtained by considering that tool angles are projected angles from cutter axes to reference axes.. Spindle tilt is also considered far the model. The predicted cutting force estimated from the model is in good agreement with the measured force.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.11
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pp.9-20
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1998
In recent manufacturing process, the increase of productivity has been attempted by reducing machining time with the increase of cutting force. However, the excessive increase of cutting force can cause tool breakage and have a bad effect on both manufacturing machine and workpiece. Thus, it is necessary to estimate and control the cutting force in real time during the process. In this study, use of disturbance observer is proposed for the indirect cutting force estimation. The estimated cutting force is used for the real-time control of feedrate, making the actual cutting force follow the reference force command. Since the suggested method does not need an expensive sensor like a dynamometer, the method is expected to be used practically. Since the actual cutting force follow the reference force, resulting the reducing of the machining time the increase of productivity are also expected, and the quality of cutting surface has been improved due to the adjusted feedrate. Besides, an actual constant cutting force guarantees the prevention of tool breakage. To show the effectiveness of the suggested cutting force control method, an experimental setup has been made without sensor and applied to several workpieces. Experiments show that the suggested method is effective to cutting force control of a CNC machining center.
In recent manufacturing process, the increase of productivity is required by reducing machining time with the increase of cutting force. However, the excessive increase of cutting force can cause tool breakage, and have a bad effect on both the manufacturing machine and the workpiece. Thus, it is necessary to estimate and control cutting force in real time during the process. In this study, use of disturbance observer is proposed for the indirect cutting force estimation. The estimated cutting force is used for the real time control of feedrate, making the actual cutting force follow the reference force command. Since the suggested method does not need an expensive sensor like a dynamometer, the method is expected to be used practically. By reducing the machining time resulting from making the actual cutting force follow the reference force, the increase of productivity are also expected, and the quality of cutting surface has been improved due to the adjusted feedrate. Besides, an actual constant cutting force guarantees the prevention of tool breakage. To show the effectiveness of the suggested cutting force control method, an experimental setup has been made without the force sensor, applied to several workpieces. Experiments show that the suggested method is superior to the conventional method operated by constant feedrate.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2004.04a
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pp.370-375
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2004
This paper presents an accurate cutting simulation and feedrate scheduling system for CNC machining. This system is composed of a cutting simulation part and a feedrate scheduling part. The cutting simulation part computes the geometric informations and calculates the cutting forces in CNC machining. The cutting force model using cutting-condition-independent coefficients was introduced for flat end milling and ball end milling. The feedrate scheduling part divides original blocks of NC code into smaller ones with optimized feedrates to adjust the peak value of cutting forces to reference forces. Some machining examples show that the developed system can control the cutting force at desired levels.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2001.10a
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pp.8-13
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2001
In the turning process, the feed is usually selected by a machining operator considering workpiece, cutting tool and depth of cut. Even if this selection can avoid power saturation or tool breakage, it is usually conservative compared to the capacity of the machine tools and can reduce the productivity significantly. This paper proposes a selection method of the feed and the reference cutting force based on MRR(material removal rate), maximum spindle power and specific energy. In order to estimate and control cutting force accurately in transient and steady state, this study utilizes a synthesized cutting force estimation method and a Fuzzy controller. The experimental results present that these systems can be useful for the FMS(flexible manufacturing system) and unmanned automation system.
Pak, Chang-Ho;Hong, Sung-Hahm;Lee, Byeong-Huee;Huh, Kun-Soo
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.7
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pp.1446-1452
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2002
In the turning process, the feed is usually selected by a machining operator considering workpiece, cutting tool and depth of cut. Even if this selection can avoid power saturation or tool breakage, it is usually conservative compared to the capacity of the machine tools and can reduce the productivity significantly. This paper proposes a selection method of the feed and the reference cutting force based on MRR(material removal rate), maximum spindle power and specific energy. In order to estimate and control cutting force accurately in transient and steady state, this study utilizes a synthesized cutting force estimation method and a Fuzzy controller. The experimental results show that these systems can be useful for the unmanned turning process.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.10a
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pp.3-6
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2002
This paper presents the cutting simulation system for prediction and regulation of cutting force in CNC machining. The cutting simulation system includes geometric model, cutting force model, and off-line fred rate scheduling model. ME Z-map(Moving Edge node Z-map) is constructed for cutting configuration calculation. The cutting force models using cutting-condition-independent coefficients are developed for flat-end milling and ball-end milling. The off-line feed rate scheduling model is derived from the developed cutting force model. The scheduled feed rates are automatically added to a given set of NC code, which regulates the maximum resultant cutting force to the reference force preset by an operator. The cutting simulation system can be used as an effective tool for improvement of productivity in CNC machining.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.10
no.3
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pp.376-382
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1986
Adaptive control constraint (ACC) is applied to a turning process to keep the cutting force constant while the cutting conditions vary. In this system, a given reference force is compared with the measured cutting force and difference is input to the controller to adjust the feed. Since it is found that the effective ACC loop gain depends on both depth-of-cut and spindle speed and thereby influence the system stability, a simple computer algorithm is built in the controller to maintain the stability of the whole system by on-line estimation of the process parameters during cutting.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.27
no.1
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pp.33-40
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2010
In this research, the effects for surface Improvement of plasma ion implanted carbide endmill tools were observed by measuring cutting forces and tools wear affecting surface roughness in high speed cutting. From the 2nd ion mass analysis, the oxidation layer was found to be built up by sputtering. The residual gas contamination of oxygen was found to be contained impurities in nitrogen gas. The plasma implanted ion was found to be spreaded, especially the nitrogen was implanted up to 150nm depth as impressed voltage and ion implanting time. It is analyzed as bring surface improvement by spreading deeply forming oxidation on surface. The factors in Analysis of Variance(ANOVA) about mutuality cause reference of cutting force. The cutting force Fx is affected by the interaction of spindle rpm and federate, the cutting force Fy is influenced by spindle rpm and time injected ion, and cutting force Fz is affected by the interaction of impressed voltage and feedrate. Also, it was found that the cutting forces of implanted tools become lower and the surface roughness is improved by the effect of nitrogen according to the implantation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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