Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.13
no.5
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pp.50-56
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2014
A technique based on the finite element method (FEM) is used in the simulation of metal cutting process. This offers the advantages of the prediction of the cutting force, the stresses, the temperature, the tool wear, and optimization of the cutting condition, the tool shape and the residual stress of the surface. However, the accuracy and reliability of prediction depend on the flow stress of the workpiece. There are various models which describe the relationship between the flow stress and the strain. The Johnson-Cook model is a well-known material model capable of doing this. Low-alloy steel is developed for a dry storage container for used nuclear fuel. Related to this, a process analysis of the plastic machining capability is necessary. For a plastic processing analysis of machining or forging, there are five parameters that must be input into the Johnson-Cook model in this paper. These are (1) the determination of the strain-hardening modulus and the strain hardening exponent through a room-temperature tensile test, (2) the determination of the thermal softening exponent through a high-temperature tensile test, (3) the determination of the cutting forces through an orthogonal cutting test at various cutting speeds, (4) the determination of the strain-rate hardening modulus comparing the orthogonal cutting test results with FEM results. (5) Finally, to validate the Johnson-Cook material parameters, a comparison of the room-temperature tensile test result with a quasi-static simulation using LS-Dyna is necessary.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.6
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pp.591-598
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2012
In this study, the cutting characteristics of bulk metallic glass (BMG) cut using a computer numerically controlled (CNC) lathe were investigated for different insert tool materials and cutting speeds. The surface roughness, chip morphology, cutting forces, and tool wear during turning of $Zr_{50}Cu_{40}Al_{10}$ BMG alloy were examined. Four kinds of tool materials were used to cut an 8-mm-diameter BMG. The examination of the surface roughnesses of the BMG specimens machined at each cutting speed showed that the surface roughness became better as the cutting speed increased, and the tool materials also influenced the surface roughness. The chip morphology investigations showed that the unoxidized BMG chips had serrated curled chips with adiabatic shear bands, while the oxidized chips exhibited local melting and tangling rather than the usual spiral-shaped chips. The cutting force induced during machining of the Zr-based BMG was the largest for the TiN-WC tool, followed by the polycrystalline diamond (PCD) tool. The cermet tool exerted the smallest cutting force.
An experimental study has been carried out to analyze the effect of cutting parameters (cutting speed, feed and depth of cut) and tool nose radius on the surface roughness and the cutting force components during hard turning of the AISI 52100 (50 HRC) steel with a ceramic cutting tool. The tests have been conducted according to the methodology of planning experiments, based on an orthogonal plan of Taguchi (L27). By using the response surface methodology (RSM), the components of the cutting force and the roughness of the machined surface were modeled and the effects of the input parameters were analyzed statistically by ANOVA and RSM. The results show that the feed (f), the tool nose radius (r), the cutting speed (Vc), the interaction between feed and tool nose radius ($f{\times}r$) as well as that of the quadratic effect ($f^2$) all have significant effects on the surface roughness (Ra). The feed is the most influencing factor with a contribution of 47.31%. The components of the cutting force were strongly influenced by the depth of cut, followed by the advance with a lower degree. By comparing the experimental values with those predicted by the models of the cutting force components and the surface roughness, it appears that they are in very good correlation.
The control of diamond turning is usually achieved through a laser-interferometer feedback of slide position. If the tool post is rigid and the material removal process is relatively static, then such a non-collocated position feedback control scheme may surface. However, as the accuracy requirement gets tighter and desired surface contours become more complex, the need for a direct tool-tip sensing becomes inevitable. The physical constraints of the machining process prohibit any reasonable implementation of a tool-tip motion measurement. It is proposed that the measured force normal to the face of the workpiece can be filtered through an appropriate admittance transfer function to result in the estimated depth of cut. This can be compared to the desired depth of cut to generate the adjustment control action in addition to position feedback control. In this work, the design methodology on the admittance model-based control with a conventional controller is presented. The recursive least-squares algorithm with forgetting factor is proposed to identify the parameters and update the cutting process in real time. The normal cutting forces are measured to identify the cutting dynamics in the real diamond turning process using the precision dynamometer. Based on the parameter estimation of cutting dynamics and the admittance model-based nanodynamic control scheme, simulation results are shown.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.05a
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pp.912-916
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2000
The term ‘High Speed Machining’has been used for many years to describe end milling with small diameter tools at high rotational speeds, typically 10,000 - 100,000 rpm. The process was applied in the aerospace industry fur the machining of light alloys, notably aluminium. In recent you, however, the mold and die industry has begun to use the technology for the production of components, including those manufactured from hardened tool steels. And the end mill is an important tool in the milling process. A typical examples for the end mill is the milling of pocket and slot in which a lot of material is removed from the workpiece. Therefore the proper selection of cutting parameter fur end milling is one of the important factors affecting the cutting cost. The one of the advantages of HSM is cutting thin-walled part of light alloy like Al(thinkness about 0.1mm). In this paper, firstly, we study characteristics of HSM, and then, we choose the optimal parameters(cutting forces) to cut thin-walled Al part by experiment.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.17
no.2
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pp.38-44
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2008
Titanium and its alloys, due to their superior properties of high specific strength and excellent corrosion resistance, are increasingly used in living applications in the 21century. The applications in aerospace and medical industries demand machining process more frequently to obtain a desired product. But unfortunately, this material is one of the most difficult-to-cut. In the turning process of titanium alloys, the key point for successful work is to select proper tool materials and cutting conditions. This study suggests a guidance for selecting the tool materials and the cutting speeds to improve tool life and surface integrity in Ti-6Al-4V titanium turning process. The experiments investigate the change of surface roughnesses, cutting forces and flank wear with various cutting parameters of tool materials, depth of cuts and feeds. As the results, K10 type of insert tip was assured as the best for turning of Ti-6Al-4V titanium alloy.
The vibration resulting from railway operation is transmitted through the track and line structure, ground movements to adjacent buildings. As these vibration is growing, there is occurred exaggerated forces and displacements of the track and line structure and it is causing the differential settlement. It is difficult to clarify the dynamic response characteristics of trackbed because of various environmental conditions. However, track irregularity be affected by ununiformed bearing capacity and its dynamic response, study for dynamic response characteristics is required to investigate the cause of track irregularity and countermeasure. This study was intended to evaluate the numerical analysis which exam the response analysis characteristic of ground vibration by shape of cutting and embankment transition zone. The original method of analysis were have to examine variables such as directions, angles, drain conditions, linear conditions. However, In the analysis there were to consider the effect of moving loads according to directions of cutting and embankment transition zone.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2003.10a
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pp.64-69
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2003
This paper describes a study on the tearing damage of the ship's bottom plating during a grounding. It has been known widely that difference scaling laws are applied for bodies undergoing simultaneously plastic flow and crack propagation in the deformation of the plate tearing. Especially, the basic scaling law is not followed for the fracture. In this study plate cutting experiments for the geometrically similar models have been performed in order to verify the problem. From the experimental results, it has been observed that the cutting forces and energy for the larger models are significantly lower than those of the smaller models the damage become large. A simplified analytical method for the estimation of tearing is proposed based on the experiments and it has been observed that the results of the present formula are correlated very well with the experiments
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2004.04a
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pp.365-369
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2004
The Advantages of hot machining are the reduction of cutting forces, tool wear, and the increase of material removal rates. In this study, a hot-machining using gas flame heating characteristics of milling by CBN tip was analyzed, and the influence of the surface temperature and the depth of cut on the tool life were investigated. The results show that hot machining of tungsten carbide-alloyed is more effective than conventional machining. In addition, some advantages obtained from hot machining, such as decrease of tool wear and cutting force, high surface quality.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.10
no.4
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pp.82-87
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2011
Lubrication has an important role to reduce frictional forces and temperature between cutting chips and the face of a tool. However, it has harmful effects to workers' health and working environment. The purpose of this thesis is to find cutting conditions through the quality analysis in boring for SM45C steel using MQL(Minimum Quantity Lubrication). Machining process is super drill, tip drill, end mill and boring in order. Experimental factors of boring and the quantity of mist air are properly selected. With the analysis of experimental data, this thesis shows that boring with MQL improves the surface roughness when spindle speed is 934rpm or feeding speed is 74mm/min.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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