Volume 23, Issue 1 (January 2022)
Modares Mechanical Engineering 2022, 23(1): 57-66 |
Back to browse issues page
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Malboubi N, Razfar M R, Fesharakifard R. The analysis of tool deflection error and hydraulic mechanism for its compensation in machining. Modares Mechanical Engineering 2022; 23 (1) :57-66
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-62157-en.html
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-62157-en.html
1- Mechanical Engineering Department, Amirkabir Universiy of Technology
2- Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology
3- Textile Engineering Department, Amirkabir Universiy of Technology ,fesharaki@aut.ac.ir
2- Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology
3- Textile Engineering Department, Amirkabir Universiy of Technology ,
Abstract: (1234 Views)
در این مقاله به جبران خطای ناشی از خیز ابزار در جهت عمود بر پیشروی حین برادهبرداری در فرزکاری پرداخته شدهاست. هنگام فرزکاری، بدلیل وجود نیروی مزاحم عمود بر پیشروی در ابزار، انحرافی رخ میدهد که دقت ماشینکاری را کاهش میدهد. با نیروی جبرانکننده در میانه ابزار این خیز کاهش مییابد و برای ایجاد این نیرو میتوان عملگر هیدرولیکی تعبیه کرد. بنابراین همزمان با ماشینکاری، نیرویی متناسب اما بر خلاف نیروی مزاحم اعمال خواهد شد تا این خطا کاهش یابد. بدین منظور نیروهای مزاحم در طول ماشینکاری و خیز ناشی از آن باید بدست آید و سپس نیروی متناسب به ابزار اعمال شود. قدم اول در سالیدورک فرز انگشتی مدلسازی و بعد به روش عددی، عملیات ماشینکاری برای محاسبه نیروی ایجاد کننده خطا (پارامتر خروجی) شبیهسازی میشود که در آن تیغه فرز و قطعهکار هر دو بصورت انعطافپذیر سهبعدی میباشد. با یافتن نتایج نیرویی ابزار تحت حالات مختلف ماشینکاری (با سرعت پیشروی، دور و عمق و تعداد لبه متفاوت بعنوان پارامتر های کنترلی) از آباکوس، مدل نیمهتحلیلی ماشینکاری در ماژول Simscape Multibodyمتلب، ایجاد میشود. با مقایسه نتایج با آباکوس پارامترهای مدل تودهای متلب تنظیم میگردد. با استخراج نیرو بصورت جدولی از آباکوس و اعمال آن در متلب خیز سریع تر از مدل عددی بدست میآید. جهت یافتن نیروی جبرانکننده(پارامتر خروجی)، از تئوری تیرها ضریب 3.2 برابر نیروی ماشینکاری برای اعمال به وسط ابزار حاصل میشود. این نیرو بصورت حلقه باز در مدل متلب وارد و نتیجه آن کاهش خطا درحدود 70 درصد در میزان خیز جانبی نوک ابزار میشود.
Keywords: Compensation error, Milling, Tool lateral deflection, Finite element simulation, semi-analytical model
Article Type: Original Research |
Subject:
Mechatronics
Received: 2022/06/11 | Accepted: 2022/09/27 | Published: 2022/12/31
Received: 2022/06/11 | Accepted: 2022/09/27 | Published: 2022/12/31
References
1. [1] Campa, F.J., López de Lacalle, L.N., Lamikiz, A., Bilbao, E., Calleja, A., Peñafiel, J., "Tool deflection on peripheral milling," NewTech, pp. 170-173, 2009.
2. [2] I.N. Tansel a, *, T.T. Arkan a, W.Y. Bao a, N. Mahendrakar,B. Shisler,D. Smith b,M. McCool, "Tool wear estimation in micro-machining.Part I: tool usage-cutting force relationship," Machine tools & Manufacture, p. 601, 1999. [DOI:10.1016/S0890-6955(99)00074-7]
3. [3] رازفر, رضا جلیلی صفار، محمدرضا, "فرآیند فرزکاری با تیغ فرز انگشتی برای پیش بینی نیروهای ماشینکاری و خطای حاصل از خمش ابزار," ISME, p. 5, 2007.
4. [4] Nghiep, T. N., Sarhan, A. A., & Aoyama, H, "Analysis of tool deflection errors in precision CNC end milling of aerospace aluminum 6061-T6 alloy," Measurement, pp. 476-495, 2018. [DOI:10.1016/j.measurement.2018.05.011]
5. [5] Soori, M., Arezoo, B., & Habibi, M., "Tool deflection error of three-axis computer numerical control milling machines, monitoring and minimizing by a virtual machining system," Journal of Manufacturing Science and Engineering,, 2016. [DOI:10.1115/1.4032393]
6. [6] Kenji Shimana1, Eiji Kondo,Daichi Shigemori,Shunichi Yamashita,Yoshihiro Kawano,Norio Kawagoishi, "An Approach to Compensation of Machining Error Caused by Deflection of End Mill," Procedia CIRP, pp. 677-678, 2012. [DOI:10.1016/j.procir.2012.05.024]
7. [7] B. Denkena, V. Boess, D. Nespor, F. Rusta, F. Floeter, "Approaches for improving cutting processes and machine tools," Procedia CIRP, p. 242, 2014. [DOI:10.1016/j.procir.2014.06.148]
8. [8] Xuewei Zhang, Kornel F. Ehmann,Tianbiao Yu, Wanshan Wang, "Cutting forces in micro-end-milling processes," International Journal of Machine Tools & Manufacture, p. 38, 2016. [DOI:10.1016/j.ijmachtools.2016.04.012]
9. [9] Thomas A. Dow, Edward L. Miller, Kenneth Garrard, "Tool force and deflection compensation for small milling tools," Precision Engineering, p. 31, 2004. [DOI:10.1016/S0141-6359(03)00072-2]
10. [10] Berend Denkena, Kai Martin Litwinski, Haythem Boujnah, "Detection of tool deflection in milling by a sensory axis slide for machine," Mechatronic, p. 1, 2015. [DOI:10.1016/j.mechatronics.2015.09.008]
11. [11] Berend Denkena, Dominik Dahlmann,Haythem Boujnah, "Tool deflection control by a sensory spindle slide for milling machine tools," Procedia CIRP, p. 330, 2017. [DOI:10.1016/j.procir.2016.06.059]
12. [12] Berend Denkena, Haythem Boujnah, "Feeling machines for online detection and compensation of tool," CIRP Annals - Manufacturing Technology, p. 2, 2018. [DOI:10.1016/j.cirp.2018.04.110]
13. [13] Razfar, R. Jalili Saffar and M. R., "SIMULATION OF END MILLING OPERATION FOR PREDICTING CUTTING FORCES TO MINIMIZE TOOL DEFLECTION BY GENETIC ALGORITHM," Machining Science and Technology, p. 81, 2010. [DOI:10.1080/10910340903586483]
14. [14] Y. Altintas, O. Tuysuz , M. Habibi , Z.L. Li, "Virtual compensation of deflection errors in ball end milling," CIRP Annals - Manufacturing Technology, p. 4, 2018. [DOI:10.1016/j.cirp.2018.03.001]
15. [15] Berend Denkena, Benjamin Bergmann, Dennis Stoppel, "Tool deflection compensation by drive signal-based force reconstruction and process control," Procedia CIRP, p. 571, 2021. [DOI:10.1016/j.procir.2021.11.096]
16. [16] Ferdinand P.Bear, E.Russell johnston,JR.,John T.DeWolf,David F.Mazurek, Mechanics of materials ed.6th, 2003.
17. [17] AZoM, "M2 Molybdenum High Speed Tool Steel," 13 September 2012. [درون خطی]. Available: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6174#3.
18. [18] یوسفوند, دکتر سید مهدی رضاعی، دکتر رسول فشارکی فرد، محمد عزیزی, جبران خطای ماشینکاری ناشی از خیز ابزار با مکانیزم سروو, 2018.
19. [19] hssmetal, "HSS M35 HIGH SPEED STEEL," 2021.[Available: https://hssmetal.com/hss-m35.php.
20. [20] "Mass Scale Abaqus," Available: http://www.abaquscenter.com/..
21. [21] Ding-Ni Zhang, Qian-Qian Shangguan, Can-Jun Xie, Fu Liu, "A modified Johnson-Cook model of dynamic tensile behaviors," Alloyes And Compound 2015. . [DOI:10.1016/j.jallcom.2014.09.002]
22. [22] Nghiep, T. N., Sarhan, A. A., & Aoyama, H., "Analysis of tool deflection errors in precision CNC end milling of aerospace aluminum 6061-T6 alloy," pp. 476-495, 2018. [DOI:10.1016/j.measurement.2018.05.011]
Send email to the article author
| Rights and permissions | |
 |
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License. |