Ultra-Precision CNC polishing system including on-machine measurement system, a corrective polishing algorithm is developed. The unit removal profiles for various polishing tools and analyzed and tested and dwell time distributions and residual errors for a target removal shape are calculated. The corrective polishing algorithm is tested with various workpieces. This result will be used for the software development of the CNC polishing system.
For the development of a ultra-precision CNC polishing system including on-machine measurement system, we study a corrective polishing algorithm. We calculated unit removal profiles for various flat type polishing tools and polishing tool positions. Using these results we simulate the corrective polishing process based on dwell time control. We calculate dwell time distributions and residual error of the polishing simulation method and the FFT calculation method. We test corrective polishing algorithm with an optical glass. The target removal shape is a sine wave that has amplitude 0.3 micro meters. We find this polishing process has a machining resolution of nanometer order and is effective for sub-micrometer order machining. This result will be used for the software development of the CNC polishing system.
For the development of an ultra-precision CNC polishing system including on-machine measurement system, we study a corrective polishing algorithm. We analyze and test the unit removal profiles for a ball type polishing tool. Using these results we calculate dwell time distributions and residual errors for a target removal shape. We use the polishing simulation method and feed rate calculation method for the dwell time calculation. We test corrective polishing algorithm with an optical glass. The target removal shape is a sine wave that has amplitude 0.3 micro meters. We find this polishing process has a machining resolution of nanometer order and is effective for sub-micrometer order machining. This result will be used for the software development of the CNC polishing system.
Now a days, securing skilled workers is very difficult due to the hardworking environment. This situation will be getting worse in the future and also that makes the dies/molds industries difficult. In this research, the automatic fone polishing system which can be directly attached to the spindle of CNC machine is proposed and analyzed. The system is also controlled by the NC progra data created by CAD/CAM system. The usefulness and effectiveness of the developed system are verified more detail through some comparisons between automatic and manual polishing experiments. The experiments show that the automatic polishing is a more useful and effective process than manual one. For the application, this system can be easily used for the polishing process in the area of any fine surface.
In the process of die manufacturing, according to increasing demand of die and molds, the efficient machining of dies and molds has been increased. However, while the cutting process has been automated by the progress of CNC(computer numerical control) and CAD/CAM, the polishing process still depends on the experienced knowledge of an expert. Also, even when workers are skilled in polishing dies. it takes much time to obtain the required roughness and smoothness on the surface of a die. Moreover, many workers gradually avoid doing polishing work because of the poor working conditions caused by dust and noise. Therefore, to improve productivity and to solve the potential shortage of skilled workers, a user-friendly automatic polishing system was developed in this research. The developed polishing system with five degrees of freedom is able to keep the polishing tool normal to the die surface during operation and is able to maintain a pressure constantly by the developed pneumatic system. Also, to evaluate polishing performance of the developend system and find the polishing conditions, the various polishing experiments were carried out.
Die making process is classified into design,manufacturing,polishing,assembly, and performance test. Die polishing is not a machining process by cutting edge of tool, but it is finishing by relative cutting movement under the surface contact between grinding particles and workpiece, and this process comprised 30~40% of total manufacturing hours. However, die polishing process is still performed by the skilled workers. Now a days, it is very difficult to secure skilled workers due to the hardworking environment and this situation will be getting worse in the future which has great difficulty of dies and molds industries.This process has the common problem on the elimination of tedious manual polishing among the tool making industries. Therefore this study is aimed at the development of an automatic polishing attachment which could be attached onthe spindle of CNC machine tool and controlled by the NC program data created by CAD/CAM system. As a result, this study will contribute the realization of automatic fine polishing process and improvement of quality level of dies and molds.
Cutting process has been automated by progress of CNC and CAD/CAM, but polishing process has been depended on only experiential knowledge of expert. To automate the polishing process, a polishing robot with w degrees of freedom which is attached to a machining center with 3 degrees of freedom has been developed. This automatic polishing robot is able to keep the polishing tool normal on the curved surface of die to improve a performance of polishing. Polishing task for a curved surface die demands repetitive operation and high precision, but conventional control algorithm can not cope with the problem of disturbance such as a change of load. In this research, a new sliding mode control algorithm is applied to the robot. The signal compression method is used to identify polishing robot system. to obtain an effect of 5 degrees of freedom motion, a synchronization between the machining center and polishing robot is accomplished by using M code of machining center. And also a trajectory for polishing the curved surface die by 5 degrees of freedom motion, a synchronization between the machining center and polishing robot is accomplished by using M code of machining center. And also a trajectory for polishing the curved surface die by 5 axes machining center is divided into data of two types for 3 axes machining center and 2 axes polishing robot. To evaluate polishing performance of the robot. various experiments are carried out.
Cutting process has been automated by progress of CNC and CAD/CAM, but polishing process has been depended on only experiential knowledge of expert. To automate the polishing pricess polishing robot with 2 degrees of freedom which is attached to a machining center with 3 degrees of freedom has been developed. this automatic polishing robot is able to keep the polishing tool normal on the curved surface of die to improve a performance of polishing. Polishing task for a curved surface die demands repetitive operation and high precision, but conventional control algorithm can not cope with the problem of disturbance such as a change of load. In this research, we develop robust controller using real time sliding mode algorithm. To obtain gain parameters of sliding model control input, the signal compression method is used to identify polishing robot system. To obtain an effect of 5 degrees of freedom motion, 5 axes NC data for polishing are divided into data of two types for 3 axis machining center and 2 axis polishing are divided into data of two types for 3 axis machining center and 2 axis polishing robot. To find an efficient polishing condition to obtain high quality, various experiments are carried out.
This paper presents a method of grinding and polishing automation of precision die after CNC machining. The method employs a robot system equipped with a pneumatic spindle and a special abrasive film pad. The robote program is automatically generated off-line from a PC and downloaded to robot controller. Position and orientation data for the program is supplied from cutter contact (CC) data of NC machining process. This eliminates separate robot teaching process. This paper aims at practical automation of die finishing process which is very time consuming and suffering from shortage of workpeople. Time loss for changeover from one product to next is eliminated by off-line programming exploiting appropriate NC machining data. Dextrous 6-axis robot with rigid wrist and simple tooling enables the process applicable to larger, rather complex 3 dimensional free surfaces
In configuring an automated polishing system, a monitoring scheme to estimate the surface roughness is necessary. In this study, a precision polishing process, magnetic abrasive finishing (MAF), along with an in-process monitoring setup was investigated. A magnetic tooling is connected to a CNC machining to polish the surface of stavax(S136) die steel workpieces. During finishing experiments, both AE signals and force signals were sampled and analysed. The finishing results show that MAF has nano scale finishing capability (upto 8nm in surface roughness) and the sensor signals have strong correlations with the parameters such as gap between the tool and workpiece, feed rate and abrasive size. In addition, the signals were utilized as the input parameters of artificial neural networks to predict generated surface roughness. Among the three networks constructed -AE rms input, force input, AE+force input- the ANN with sensor fusion (AE+force) produced most stable results. From above, it has been shown that the proposed sensor fusion scheme is appropriate for the monitoring and prediction of the nano scale precision finishing process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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