The development of flexible automation in the manufacturing industry is concerned with production activities performed by unmanned machining system. A major topic relevant to metal-cutting operations is monitoring tool wear, which affects process efficiency and product quality, and implementing automatic tool replacements. In this paper, the measurement of the cutting force components has been found to provide a method for an in-process detection of tool wear. Cutting force components are divided into static and dynamic components in this paper, and the static components of cutting force have been used to detect flank wear. To eliminate the influence of variations in cutting conditions, tools, and workpiece materials, the force modeling is performed for various cutting conditions. The normalized force disparities are defined in this paper, and the relationships between normalized disparity and flank wear are established. Finally, Artificial neural network is used to learn these relationships and detect tool wear. According to the proposed method, the static force components could provide the effective means to detect flank wear for varying cutting conditions in turning operation.
The purpose of this study is the development of CAM system which can cut and measure any shape by machining center and coordinate measuring machine. The overall goal of the CAM system is to achieve the CNC machining, from digitizing through to final cutting. The hardware of the system comprises PC and machining center, CMM. There are three steps in the CNC machining, (1) workpiece measuring on the CMM, (2) geometric modeling by the CAD system, (3) NC commands generation by the tool path compensated for tool nose radius. It is developed a software package, with which can conduct a micro CAM system in the PC without economical burden.
In optmizing cutting condition for face milling operation, tool wear is an important maching factor. For the purpose of establishing the relationship between various maching factor and tool wear, cutting tests have been performed. As a result, hardness and chemical composition of workpiece material, chemical compositition and grain size of cutting tool and cutting speed have been selected as machining factor. In addition, relationship between feed rate and workpiece hardness has been observed. Prior to utilizing cutting condition recommended by 'Machining Data Hardbook(MDH)' as a Knowledge base, an analysis for the validity has been provided. Based on this analysis, tool life criteria applied by MDH has been modifiied. Finaly, using MDH recommended data for neural network trainning, we can compensate the result form the trained neural network for optimizing cutting condition for some given workpice and cutting tool.
Recentlry, High accuracy and precision are required in various industrial field. To obtain the surface roughness with range from several 10nm to several nm in inner cutting, we need a ultra-precision machine, single diamond tool, cutting condition, and the study of materials. It is very difficult to obtain the mirror surface without new technique. In this paper, Using the new tool holder as well as the ultra precision diamond cutting, we directly processed the inside of an aluminum alloy in order to obtain mirror surface. We have considered the length of tool holder when we design the tool holder. From experimental results, we believe that the new tool holder will improve inner cutting.
This paper presents an optimization cutting speed(OCS) program developed to improve the machining precision and tool life in high speed machining using ball end milling. This program optimized the cutting speed that is changing at any time in free surface machining of an automobile part like a connecting load die. The technique of optimization cutting speed makes the CAD/CAM-generated NC code go through a reverse post process, conducts cutting simulation, and obtain the effective tool diameter of the ball end milling. Then it changes the spindle revolution to within the range of critical cutting speed fit for the material of the workpieces depending upon the effective tool diameter. In this study, the machining precision and tool life were compared for the two connecting load dies processed using the general cutting method and the proposed optimization cutting speed technique, respectively.
The tool wear that is developed by long-term machining in mold manufacturing with machining center makes a severe influence to the accuracy and the surface roughness. In this reason, tool-wear supervising system which has guaranteed high accuracy and high speed is needed to improve the measurement quality. Touching probe and touch sensor are widely used to measure the tool profile at on-machine measurement. In this paper, using the newly developed electric touch point measuring system, the Automatic Tool Compensation System is developed to correct the error of tool diameter resulted from the wear, and the operating method of this system is also provided.
The most important thing in measuring the tool wear is to set up the measurement base. The end mill that is being used for machining is difficult to set up the base and to measure the tool wear because of geometric properties of that such as a helix and relief angle. In this study, a new instrument using spindle orientation function in end milling is developed to measure tool wear and evaluated by measuring system on the machine. Finally, this new method makes possible the wear measurement of same position and reduces measuring time compared with measuring methods such as the microscope and CCD.
In terms of productivity, the speed of machining process has been increasing in most of engineering part. But the tapping process does not reach at enough level compared with other machining processes because of its complicate cutting mechanism. In the high speed tapping process, the one of important elements is tool monitoring system to prevent tool breakage. This paper describes tool monitoring system by acoustic emission(AE) in the tapping process. We used 2 types of AE sensors in this test. The one is commercial sensor which is used in other machining monitoring system like polishing and the other is a self-fabricated sensor for this test. In this test we purpose to find out the frequency of AE signal in tapping process and verify the possibility of applying AE sensor in in-process tapping monitoring system. Also grasp of characteristic of tapping process by AE signal is handled.
Tool condition monitoring is one of the most important aspects to improve productivity and quality and to achieve intelligent machining system. The tool state is classified into three groups as chipping, wear and fracture. In this study, wear of a ceramic cutting tool for hardened die material (SKD11) was investigated. Flank wear was occured more dominant than crarer wear. Therefore, to predict flank wear, the modeling of cutting force has been performed. The modeling of cutting force by an assumption that act the stress distribution on the tool face obtained through a numerical analysis. The relationships between the cutting force and the tool wear can be constructed by machining paraneters with cutting conditions. Experiments were performed under the various cutting conditions to ensure the validity of force models. The theoretical predictions of the flank wear is approximately in good agreement with experimental result.
The fundamental issues to evaluate machine tool's performance through simulation pertain to the physical models of the machine tool itself and of process while the practical problems are related to the development of the modular software structure. It allows the composition of arbitrary machine/process models along with the development of programs to evaluate each state of machining process. Surface roughness is one of the fundamental factors to evaluate machining process and performance of machine tool, but it is not easy to evaluate surface roughness due to its tribological complexity. This paper presents an algorithm to calculate surface roughness considering cutting geometry, cutting parameters, and contact dynamics of cutting between tool and workpiece as well as tool wear in turning process. The designed virtual machining system can be used to evaluate the surface integrity of a turned surface during the design and process planning phase for the design for manufacturability analysis of the concurrent engineering.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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