The major components of an engine are engine block (or cylinder block), cylinder head, crank shaft, connecting rod and cam shaft. Thus the engine shop usually consists of six sub-lines, five machining lines and one assembly line. Flow line is the typical concept of layout for machining these parts, especially for engine block. In order to design an engine block machining line, several factors should be considered such as yearly production target, working hours, machines, tools, material handling equipments and so on. If the designers of manufacturing line were unaware of some factors those would be influenced on the system performance, it would make greater problems in the phase of mass production. Therefore the initial design of engine block machining line should be verified carefully. Simulation is the most powerful tool for analyzing the initial layout. This paper introduces the major factors those should be considered for designing the machining line and their effects on the system performance. 3D simulation models are developed with QUEST. Using the simulation model developed the initial layout is analyzed, and we suggest some ideas for improvement.
In this study, a machine simulation system was built using the actual scale of an AC-type 5-axis machine tool for mold surface machining that can be used in applications, such as, modeling and machine building, stroke, and collision detection. The validity of the 5-axis machine simulation system was verified by performing tool path generation, post-processing, machine simulation, prototype motion simulation, and an actual cutting experiment. This entire process was intended to activate the 5-axis machining in mold surface machining.
This paper presents an accurate cutting simulation and feedrate scheduling system for CNC machining. This system is composed of a cutting simulation part and a feedrate scheduling part. The cutting simulation part computes the geometric informations and calculates the cutting forces in CNC machining. The cutting force model using cutting-condition-independent coefficients was introduced for flat end milling and ball end milling. The feedrate scheduling part divides original blocks of NC code into smaller ones with optimized feedrates to adjust the peak value of cutting forces to reference forces. Some machining examples show that the developed system can control the cutting force at desired levels.
This paper presents a geometric machining simulation algorithm to enhance the reliability and user-friendliness of a comprehensive computer aided process planning (CAPP) system by verifying generated NC data. In order to represent the complex machining geometry with high accuracy, the proposed algorithm is developed based on a boundary representative (B-rep) solid modelling kernel. Solid models are used to represent the part geometry. tool swept volume and material removal volume by Boolean unite and subtract operations. By integrating a machining simulation procedure into the CAPP system, the systematic analysis of the tool path can be implemented synthetically. To demonstrate and check the validity of suggested system, a simple example of simulation is represented and the result is discussed.
The fundamental issues to evaluate machine tools 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. This proposed algorithm could be used in the designed virtual machining system. The 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.
In NC machining, the ability to automatically generate an optimal process plan is an essential step toward achieving automation, higher productivity, and better accuracy. For this ability, a system that is capable of simulating the actual machining process has to be designed. In this paper, a milling process simulation system for the general NC machining was presented. The system needs first to accurately compute the cutting configuration. ME Z-map(Moving Edge node Z-map) was developed to reduce the entry/exit angle calculation error in cutting force prediction. It was shorn to drastically improve the conventional Z-map model. Experimental results applied to the pocket machining show the accuracy of the milling process simulation system.
The paper discusses new approach for machining operation simulation using enhanced Z map algorithm. To extract the required geometric information from NC code, suggested algorithm uses supersampling method to enhance the efficiency of a simulation process. By executing redundant Boolean operations in a grid cell and averaging down calculated data, presented algorithm can accurately represent material removal volume though tool swept volume is negligibly small. Supersampling method is the most common form of antialiasing and usually used with polygon mesh rendering in computer graphics. The key advantage of enhanced Z map model is that the data structure is same with conventional Z map model, though it can acquire higher accuracy and reliability with same or lower computation time. By simulating machining operation efficiently, this system can be used to improve the reliability and efficiency of NC machining process as well as the quality of the final product.
This study employs molecular dynamics simulations to investigate the material behavior of workpieces in waterjet machining processes. To gain fundamental insights into waterjet machining, simulations were conducted using pure water, excluding abrasive particles. The simulation model comprised thousands of water molecules interacting with a single crystal metal workpiece. Water molecule clusters were imparted with various velocities to initiate collisions with the metal workpiece. The material behavior of the metal surface was analyzed with respect to the applied velocity conditions, considering the intricate interplay between water molecules and the workpiece at the atomic scale. The results demonstrated that the machining of the metal workpiece occurred only when water molecules were endowed with velocities above a certain threshold. In cases where energy was insufficient, the metal workpiece exhibited a slight increase in surface roughness due to mild plastic deformation, without undergoing substantial material removal. When machining occurred, the ejection of material revealed a 3-fold symmetric pattern, confirming that material removal in waterjet machining of the metal workpiece is primarily driven by plastic deformation-induced material ejection. This research provides crucial insights into the mechanisms underlying waterjet machining and enhances our understanding of material behavior during the process. The findings can be valuable in optimizing waterjet machining techniques.
In this paper, we investigate path compensation scheme for the machining errors due to tool deflection in 2D contour machining. The significance of the deflection error is first shown by experiments, and a direct compensation scheme is sought. In the presented scheme, the tool path is evaluated and correcte based on the instantaneous deflection force model, until the desired contour can be obtained under the presence of tool deflection in actual machining. In the sense that the developed method estimates and compensates the machining errors via modifying the tool path, it is distinguished from the previous approach based on geometric simulation and cutting simulation. Further, it can be viewed as a direct and active method toward direct shape control in CNC machining. Simulation results are included to show the validity and adequacy of the path-modification scheme under various cutting conditions.
Micro hole is one of basic elements for micro device or micro parts. By micro ECM, micro holes less than $50\mu{m}$ in diameter can be machined easily. Machining characteristics of micro ECM were investigated according to machining conditions such as electrolyte concentration and pulse conditions. From the investigation, optimal machining conditions were suggested for micro ECM of stainless steel. For the micro machining with high resolution, the change of machining gap should be predicted. By using electrochemical principle equations, the change of machining gap was simulated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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