Laser-assisted machining uses primarily laser power to heat the local area before the material is removed. It not only efficiently reduces the cutting force during the manufacturing process but also improves the machining characteristics and accuracy with regard to difficult-to-machine materials. The prediction of relative deformations between the cutting tool and workpiece is important to improve the accuracy of machined components. This paper presents the deformation errors caused for a cylindrical workpiece by thermal effects in the laser-assisted machine tool using finite element method. The results can be used to increase the cutting accuracy by compensating thermal distortion prior to laser-assisted machining.
In this paper, we studied the micro tool deflection, micro cutting with low temperature, and deformation of micro ribs caused by cutting forces. First, we performed an integrated machining error compensation method based on captured images of tool deflection shapes in micro cutting process. In micro cutting process, micro tool deflection generates very serious problems in contrast to macro tool deflection. To get the real images of micro tool deflection, it is possible to estimate tool deflection in cutting conditions modeled and to compensate for machining errors using an iterative algorithm correcting tool path. Second, in macro cutting fields, the cryogenic cutting process has been applied to cut the refractory metal but, the serious problem may be generated in micro cutting fields by the cryogenic environment. However, if the proper low temperature is applied to micro cutting area, the cooling effect of cutting heat is expected. Such effect can make the reduction of tool wear and burr formation. For verifying this passibility, the micro cutting experiment at low temperature was performed and SEM images were analyzed. Third, the micro pattern was deformed by the cutting forces and the shape error occurred in the sidewall multi-step cutting process were minimized. As the results, the relationship between the cutting conditions and the deformation of micro-structure during micro cutting process was investigated.
The atomic force microscopy (AFM) based lithographic technique has been used directly to machine material surface and fabricate nano components in MEMS (micro electro mechanical system). In this paper, three-dimensional molecular dynamics (MD) simulations have been conducted to evaluate the characteristic of deformation process at atomistic scale for nano-lithography process. Effects of specific combinations of crystal orientations and cutting directions on the nature of atomistic deformation were investigated. The interatomic force between diamond tool and workpiece of copper material was assumed to be derived from the Morse potential function. The variation of tool geometry and cutting depth was also evaluated and the effect on machinability was investigated. The result of the simulation shows that crystal plane and cutting direction significantly influenced the variation of the cutting forces and the nature of deformation ahead of the tool as well as the surface deformation of the machined surface.
High temperature flow behaviors of Fe-Cr-Mo-V-W-C tool steel were investigated using isothermal compression tests on a Gleeble simulator. The compressive test temperature was varied from 850 to $1,150^{\circ}C$ with the strain rate ranges of 0.05 and $10s^{-1}$. The maximum height reduction was 45%. The dynamic softening related to the dynamic recrystallization was observed during hot deformation. The constitutive model based on Arrhenius-typed equation with the Zener-Hollomon parameter was proposed to simulate the hot deformation behavior of Fe-Cr-Mo-V-W-C steel. An artificial neural network (ANN) model was also developed to compare with the constitutive model. It was concluded that the ANN model showed more accurate prediction compared with the constitutive model for describing the hot compressive behavior of Fe-Cr-Mo-V-W-C steel.
Ball end mills used for high-speed and high-precision machining require longer machining time than flat end mills or face cutters, since the tool diameter is limited and the rigidity is reduced by the characteristics of the tool's cutting edge: at the top end of the tool, the cutting speed approaches zero and hardly removes any material. Because there is little material removal at the top end of the ball end mill, the outer cutting edge performs the majority of the work; this irregular cutting force deforms the tool and shortens its life. In this study, we attached an eddy-current sensor to a tool to measure the deformation from the cutting force and we used a tool dynamometer to measure the cutting force. We found that the change in cutting force is dependent on the change in feed rate during square-shaped processing and, as the feed rate is accelerated, the cutting force also increases. Higher cutting forces increase tool deformation.
The way to reduce wear quantity of numerical control machine tool slideway is highfrequency heat treatment process for slideway in GC300 By using this way mentioned above We can expect the increase of Rockwell hardness from Rockwell hardness 30 to 48∼55. The deformation quantity caused by high-frequency heat treatment results in increasing nonwork time at the following process grinding work so it is important that we minimize the deformation quantity as much as possible. This thesis will propose one of the ways to minimize nonwork time at grinding work we first prospect the deformation quantify and process the rough cutting considering the data.
In order to control thermal deformation of machine origin of machine tools due to internal and external heat sources, the real-time compensation system has been developed. First, GMDH models were constructed to estimate thermal deformation of machine origin for a vertical machining center through the measurement of deformation data and temperature data of specific points on the machine tool. Thermocouples and gap sensors are used respectively for measurement. These models are nonlinear equations with high-order polynomials and implemented in a multilayered perceptron type network structure. Secondly, work origin shift method were developed by implementing digital I/O interface board between CNC controller and IBM-PC. The work origin shift method is to shift the work origin by the compensation amounts which is calculated by pre-established GMDH model. From the experimental result, thermal deformation of machine origin was reduced to below $\pm$5${\mu}{\textrm}{m}$.
Machining process introduces thermal deformation of a cutter which affects the surface finish of the workpieces. By measuring the temperature distribution f the cutter thermal stress and deformation of the cutter are simulated. In addition surface roughness of workpiece is simulated by the surface-shaping system. The result shows that thermal deformation deteriorates the surface roughness.
Any relative deformation between the cutting tool and the workpiece at the machining point, results directly in form and dimensional errors. The source of relative deformations between the cutting tool and the workpiece at the contact point may be due to thermal, weight, and cutting forces. Thermal and weight deformations can be measured at various positions of the machine tool and stored in the compensation registers of the CNC unit and compensated the errors during machining. However, the cutting force induced errors are difficult to compensate because estimation of cutting forces are difficult. To minimize the error induced by cutting forces, it is important to improve the machining accuracy. This paper presents the pre-calculated method of form error induced by cutting forces. In order to estimate cutting forces, Isakov method is used and the method is verified by comparing with the experimental results. In order to this, a cylindrical-outer-diameter turning experiments are carried out according to cutting conditions.
오토클레이브 성형은 성형제품의 품질은 우수하나 생산비용이 비싸다는 단점이 있다. 생산비용 중에서도 큰 비중을 차지하는 것이 성형툴의 제작공정이다. 따라서 본 연구에서는 생산비용 절감을 위한 선행 연구로서 성형툴의 재질 및 표면상태에 따라 L-shape 제품의 성형후 Spring-in을 Abaqus user subroutine을 이용하여 계산하였고, 열팽창계수와 마찰계수에 따른 결과를 나타내었다. 또한 성형툴 제작시 재질 및 표면상태의 기준점을 제시하여 생산비용을 줄이는데 기여하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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