Cutting of rocks is very common encountered in tunneling and mining during underground excavations. A deep understanding of rock-tool interaction can promote industrial applications significantly. In this paper, a distinct element method based approach, PFC3D, is adopted to simulate the rock cutting under different operation conditions (cutting velocity, depth of cut and rake angle) and with various tool geometries (tip angle, tip wear and tip shape). Simulation results showed that the cutting force and accumulated number of cracks increase with increasing cutting velocity, cut depth, tip angle and pick abrasion. The number of cracks and cutting force decrease with increasing negative rake angle and increase with increasing positive rake angle. The numerical approach can offer a better insight into the rock-tool interaction during the rock cutting process. The proposed numerical method can be used to assess the rock cuttability, to estimate the cutting performance, and to design the cutter head.
This study was conducted to investigate the cutting mechanism of reciprocating knife of combine harvester. The cutting operation of reciprocating knife with the arrangement of the low-cutting and the double-cutting was demonstrated through cutting pattern diagram which was drawn by computer graphics. Various kinds and dimensions of reciprocating knives were analyzed using the developed program. The results are summarized as follows (1) The low-cutting type reciprocating knife was represented similar cutting characteristics to the standard type, but the maximum stalk-deflection was decreased as 1/2 level of the standard type. And the first ledger plate should be designed shorter than the second ledger plate. (2) The bunching area and the maximum stalk-deflection for the double cutting knife almost were not changed since cutting velocity ratio of 0.6, but the secondary cut were occurred at ratio of 0.8 and increased rapidly over these ratio. (3) The double cutting knife was recommended for the high speed combine, because its bunching area and the maximum stalk-deflection were decreased as 1/2 level of the standard type. (4) In order to maintain the proper cutting mechanism characterized by the bunching area, the maximum stalk-deflection and the secondary cutting length etc., the adequate cutting velocity at forward speed of 0.5㎧ to 1.2㎧ was from 0.3㎧ to 0.96㎧ for the double cutting knives.
Automatic monitoring of cutting process is one of the most important technologies for increasing the stability and the reliability of unmanned manufacturing system. In this study, basic methods which use the acoustic emission (AE) signals and cutting forces were proposed to monitor flank wear (width of flank wear) quantiatively. First, in order to detect flank wear, it was investigated that the influence of cutting conditions, that is, cutting velocity, feed and depth of cut, on AE signals (${AE_rms}$) and cutting forces. Furthermore, the relation between flank wear and the measured signals (${AE_rms}$, cutting force) was discussed.
It is well accepted that rock failure mechanism influence the cutting efficiency and determination of optimum cutting parameters. In this paper, an attempt was made to research the factors that affect the failure mechanism based on discrete element method (DEM). The influences of cutting depth, hydrostatic pressure, cutting velocity, back rake angle and joint set on failure mechanism in rock-cutting are researched by PFC2D. The results show that: the ductile failure occurs at shallow cutting depths, the brittle failure occurs as the depth of cut increases beyond a threshold value. The mean cutting forces have a linear related to the cutting depth if the cutting action is dominated by the ductile mode, however, the mean cutting forces are deviate from the linear relationship while the cutting action is dominated by the brittle mode. The failure mechanism changes from brittle mode with larger chips under atmospheric conditions, to ductile mode with crushed chips under hydrostatic conditions. As the cutting velocity increases, a grow number of micro-cracks are initiated around the cutter and the volume of the chipped fragmentation is decreasing correspondingly. The crack initiates and propagates parallel to the free surface with a smaller rake angle, but with the rake angle increases, the direction of crack initiation and propagation is changed to towards the intact rock. The existence of joint set have significant influence on crack initiation and propagation, it makes the crack prone to propagate along the joint.
This paper investigates the relationship between cutting conditions and Acoustic Emission(AE) signals; AEavg, AErms, AEmode, as the base working to monitor the tool wear with in-process. For this purpose, cutting tests were conducted on a CNC lathe with comprehensive cutting conditions.. It is known that AEavg and AErms are proportionaly increased as the increasing of cutting velocity and depth of cut respectively. It is also known that AEmode among three kinds of AE signals may be applied for in-process monitoring to make the self diagnosis system because of its stability to the variation of cutting condition.
This paper investigates the relationship between cutting conditions and Acoustic Emission(AE) signals; $AE_{avg}$, $AE_{rms}$, $AE_{mode}$$AE_{avg}$ and $AE_{rms}$ are increased as the increasing of cutting velocity and depth of cut respectively. The new parameters, derived from $AE_{avg}$ and $AE_{rms}$, which may be used for the in-process detection of tool wear is discussed. It is also known that $AE_{mode}$
Automatic monitoring of cutting process is one of the most important technology for increasing the stability and the reliability of unmanned manufacturing system. In this study, basic methods which use the acoustic emission (AE) signals and sutting forces proposed to monitor tool wear (flank wear) quantitatively. Fist, in order to detect flank wear, it was investigated influence of cutting conditions, that is, cutting velocity, feed and depth of cut, on AE signals (AErems) and cutting forces. Furthermore,the relationship flank wear between AErems and cutting forces were discussed.
본 연구에서는 절삭식 정미기의 절삭롤러에 장착된 통풍간극링의 통풍구 수와 정백 중 발생하는 미강제거에 필요한 흡인 송풍속도가 정백특성에 미치는 영향을 구명하여 절삭식 정미기 개발의 기초자료를 제시하고자 하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 백도는 모든 조건에서 $38{\pm}0.5$로 측정되어 균일하게 정백된 것으로 나타났다. 정백 후 곡온 상승은 송풍속도가 증가할수록 곡온 상승이 낮아지는 경향을 보였고, 절삭롤러 통풍구 수 3구, 송풍속도 35, 40 m/s 조건에서 각각 $15.4^{\circ}C$$14.6^{\circ}C$로 나타났다. 동할미율은 절삭롤러 통풍구 수 3구, 송풍속도 35 m/s 조건에서 2.13%로 가장 낮게 측정되었다. 싸라기율은 모든 조건에서 0.762-0.869%로 낮은 범위를 보였다. 백미 1 ton을 생산하기 위한 에너지 소비량은 송풍속도가 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 절삭식 정미기의 절삭롤러 통풍구 수와 미강제거를 위한 흡인 송풍속도에 따른 적정 정백조건은 곡온, 동할미율, 싸라기율의 품질적인 측면과 에너지 소비량 등을 고려할 경우 절삭롤러 통풍구 수 3구, 송풍속도 35 m/s 조건이 적절한 것으로 판단된다.
The ductile cast iron is austempered at 300, 350 and 40$0^{\circ}C$ temperature in order to investigate the basic factors for monitoring drill wear in automatic production process, and cutting force and AE RMS signals are measured with changing cutting condition for ADI(Austempered Ductile Cast Iron) with different mechanical properties. The signals of cutting force were influenced by cutting speed and feedrate greatly. On the other hand AE RMS signals are influenced by cutting speed where as it is not related with feedrate. As the depth of drilling increases, cutting force shows a slow increase and the value of AE RMS increases until the range of h/d=4. But over the range it increases greatly due to an amount of chip discharge and friction with inner wall of drilling hole, etc. As the drill diameter increases at a constant depth of drilling. Cutting force increases linearly, but the level of AE RMS does not increases linearly due to circumferential velocity and great influence of h/d.
At the exit stage of drilling, the burr generates and deburring process is required to remove it. Since the additional process reduces productivity, a burr minimization technique is necessary in the servo system of drilling machines. In this research, cutting force is modelled with tool geometry and the optimal velocity profile with which the desired cutting force maintains is generated to minimize burr. Experiments show that the proposed velocity profile tracking effectively minimizes burr compared to the constant velocity feed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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