Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제3권1호
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pp.1-9
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2001
The promise of improved productivity and quality has lead to numerous research investigations in machining process monitoring and control. Recent studies have demonstrated that careful attention must be paid to the regulation of multiple process modules within a single operation such that each module performs its function properly and adverse interactions between modules do not occur. This had lead to the development of supervisory control; particularly to the development of methodologies to systemati-cally construct and implement these controllers. However, no research study has investigated the effect of the production environ-ment on the design of supervisor controllers. In this paper, the design of supervisory controllers for various production environ-ment is studied. The design approach given in Landers and Ulsoy(1998) is applied to construct two supervisory machining control-lers that are experimentally implemented in a face milling operation. Comparisons with an experimental implementation without process control illustrate the benefits of utilizing process controllers that are coordinated properly. The results also show that the given design approach may be used to construct supervisory controllers for different types of production environments.
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 for the machining of light alloys, notably aluminium. In recent year, however, the mold and die industry has begun to use the technology for the production of components, including those manufactured from hardened tool steels. With increasing cutting speed used in modern machining operation, the thermal aspects of cutting become more and more important. It not only directly influences in rate of tool wear, but also will affect machining precision recognized as thermal expansion and the roughness of the surface finish. Hence, one needs to accurately evaluate the rate of cutting heat generation and temperature distributions on the machining surface. To overcome the heat generation, we used to cutting fluid. Cutting fluid play a roles in metal cutting process. Mechanically coupled effectiveness of cutting fluids affect to friction coefficient at tool-work-piece interface and cutting temperature and chip control, surface finish, tool wear and form accuracy. Through this study, we examined the behavior of heat generation in high-speed machining and the cooling performance of various cooling methods.
본 연구에서는 일반화된 델타규칙을 이용한 신경회로망 기법을 사용하여 절삭 계수의 수학적인 모형화를 수행하였고, 탄소강 공작물 및 고속도강 공구에 대하여 절 삭속도의 추정을 통하여 절삭성을 예측할 수 있는 방법론을 산삭작업에서 개발하였다. 그결과 방대한 양의 절삭계수를 저장할 필요가 없을 뿐만 아니라, 작업자의 경험에 따 른 절삭계수의 선정으로 인하여 발생할 수 있는 단점을 극복하고 유연한 절삭계수의 선정을 할 수 있게 하므로써 적응제어 기능을 갖는 수치제어장치의 개발에 응용할 수 있음을 밝혔다.
A marine propeller is designed for preventing cavitation priority. Cavitation is a phenomenon which is defined as the vibration or noise by dropping the pressure on the high-speed rotation of the propeller. There has to be a enough thrust on the low-speed rotation for preventing cavitation. Thus, it has to be considered in the increasing of the number of blade and the angle of wing to design the propeller. In addition, flow resistance will be increasing by narrowing the width between blades. So high quality surface roughness of the hub to minimize flow resistance is required. Interference problems with tool and neighboring surfaces often take place from this kind of characteristics of the propeller. During 5-Axis machining of these propellers, the excessive local interference avoidance, necessary to avoid interference, leads to inconsistency of cutter posture, low quality of machined surface. Therefore, in order to increase the surface quality, it is necessary to minimize the cutter posture changes and create a continuous tool path while avoiding interference. This study, by using a MC-space algorithm for interference avoidance and a MB-spline algorithm for continuous control, is intended to create a 5-Axis machining tool path with excellent surface quality. Also, an effectiveness is confirmed through a verification manufacturing.
Polycarbonate (PC) and Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) were welded by a combination of a diode laser and a CNC machining center. Laser beam delivered through the transparent PC and was absorbed in an opaque ABS. Polymers were melted and joined by absorbed and conducted heat. Experiments were carried out by varying working distance from 44mm to 50mm for the focus spot diameter control, laser input power from 10W to 25W, and scanning speed from 100 to 400mm/min. The weld bead and cross-section were analyzed for weld quality, and tensile results were presented through the joint force measurement. With focus distance at 48mm, laser power with 20W, and welding speed at 300mm/min, experimental results showed the best welding quality which bead size was measured to be 3.75mm. The shear strength at the given condition was $22.8N/mm^2$. Considering tensile strength of ABS is $43N/mm^2$, shear strength was sufficient to hold two materials. A single process was possible in a CNC machining system, surface processing, hole machining and welding. As a result, the process cycle time was reduced to 25%. Compared to a typical process, specimens were fabricated in a single process, with high precision.
As the machining depth increases, the drilling torque increases and fluctuates and the risk of drill failure also increases. Hence, drilling torque control is very important to prevent the drill from failure. In this study, a PID controller was designed to control the drilling torque in a machining center. The plant including the feed drive system, cutting process, and spindle system was modeled for controller design. The Ziegler-Nichols rule was used to determine the controller gain and control action times. The root locus plot was used to tune the controller gain for a certain cutting condition. Also, suggested was a simple method to obtain the tuned controller gain for an arbitrary cutting condition not using the Ziegler-Nichols rule and root locus plot. The cutting torque control, performance of the designed controller and the effect of gain tuning on the control performance were examined.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제4권2호
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pp.71-76
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2003
A virtual machine tool (VMT) is presented in this two-part paper. In Part 1, the analytical foundation for a virtual machining system is developed, which is envisioned as the foundation for a comprehensive simulation environment capable of predicting the outcome of cutting processes. The VHT system undergoes "pseudo-real machining", before actual cutting with a CNC machine tool takes place, to provide the proper cutting conditions for process planners and to compensate or control the machining process in terms of the productivity and attributes of the products. The attributes can be characterized by the machined surface error, dimensional accuracy, roughness, integrity, and so forth. The main components of the VMT are the cutting process, application, thermal behavior, and feed drive modules. In Part 1, the cutting process module is presented. When verified experimentally, the proposed models gave significantly better prediction results than any other methods. In Part 2 of this paper, the thermal behavior and feed drive modules are developed, and the models are integrated into a comprehensive software environment.vironment.
In this two-part paper, a virtual machine tool (VMT) is presented. In part 1, the analytical foundation of a virtual machining system, envisioned as the foundation for a comprehensive simulation environment capable of predicting the outcome of cutting processes, is developed. The VMT system purposes to experience the pseudo-real machining before real cutting with a CNC machine tool, to provide the proper cutting conditions for process planners, and to compensate or control the machining process in terms of the productivity and attributes of products. The attributes can be characterized with the machined surface error, dimensional accuracy, roughness, integrity and so forth. The main components of the VMT are cutting process, application, thermal behavior and feed drive modules. In part 1, the cutting process module is presented. The proposed models were verified experimentally and gave significantly better prediction results than any other method. The thermal behavior and feed drive modules are developed in part 2 paper. The developed models are integrated as a comprehensive software environment in part 2 paper.
Increasing demand on precision machining using computerized numerical control (CNC) machines have necessitated that the tool move not only with the smallest possible position error but also with smoothly varying feedrates in 3-dimensional (3D) space. This paper presents the simultaneous 3D machining process investigated using a retrofitted PC-NC milling machine. To achieve the simultaneous 3-axis motions, a new precision interpolation algorithm for 3D Non Uniform Rational B-Spline (NURBS) curve is proposed. With this accurate and efficient algorithm for the generation of complex 3D shapes, a real-time NURBS interpolator was developed using a PC and the simultaneous 3D machining was accomplished satisfactorily.
In the electro-discharge machining the machining performance is closely related to the characteristics of discharge which can be identified from electrical behavior in gap between workpiece and electrode. Therefore, the accurate prediction of electrical behavior in electro-discharge machining (EDM) is useful to process control and optimization. However, any simulation model fur prediction of electrical behavior in EDM process has never been reported until now. In this study, a simulation model is developed to analyze the electrical behavior of electro-discharge plasma which significantly influences electrical behavior in EDM process. For the purpose of this the fundamentals of electro-discharge mechanism such as inception, propagation, formation of plasma channel and termination are investigated to accurately predict the cycle of discharge plasma in EDM. As a result, a mathematical model of electro-discharge plasma is constructed with considering the fundamentals of electro-discharge plasma. Consequently, it is demonstrated that the developed model can predict the electrical behavior of plasma such as electron density in various conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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