Toolpath Generation on 3-Axes Milling Using Constant Volume Method
A new simple method to generate toolpaths when machining based on the fixed base of the residual metal portion left after each longitudinal (forward step) and transverse cutting step (stepover) is presented in this paper. After each longitudinal and transverse cutting step, there will be an unproces...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2024
|
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/309376 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Репозитарії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-309376 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-08-12T16:05:55Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| format |
Article |
| author |
Hoang, Van-Quy |
| spellingShingle |
Hoang, Van-Quy Toolpath Generation on 3-Axes Milling Using Constant Volume Method |
| author_facet |
Hoang, Van-Quy |
| author_sort |
Hoang, Van-Quy |
| title |
Toolpath Generation on 3-Axes Milling Using Constant Volume Method |
| title_short |
Toolpath Generation on 3-Axes Milling Using Constant Volume Method |
| title_full |
Toolpath Generation on 3-Axes Milling Using Constant Volume Method |
| title_fullStr |
Toolpath Generation on 3-Axes Milling Using Constant Volume Method |
| title_full_unstemmed |
Toolpath Generation on 3-Axes Milling Using Constant Volume Method |
| title_sort |
toolpath generation on 3-axes milling using constant volume method |
| title_alt |
Побудова траєкторії інструменту на тривісній фрезі за допомогою метода постійного об'єму Побудова траєкторії інструменту на тривісній фрезі за допомогою метода постійного об'єму |
| description |
A new simple method to generate toolpaths when machining based on the fixed base of the residual metal portion left after each longitudinal (forward step) and transverse cutting step (stepover) is presented in this paper. After each longitudinal and transverse cutting step, there will be an unprocessed metal portion, which has the form of a cone with a quadrilateral base, and the lateral edges are curves created by the intersection of the sphere with the diameter of the toolpath. The height of this cone, Sc, is called the scallop height, and its projection on a cutting plane is called the cusp. However, the entire volume of this unprocessed metal portion was examined in the paper. From there, it was proposed to adjust the toolpath in such a way that the volume of this portion remains constant in each step of the tool, resulting in ensured machining quality on the entire surface. Unlike the previous studies where toolpath is generated using iso-scallop, iso-parametric, or iso-planar methods, a new method based on calculating the volume of uncut metal after each step of the toolpath horizontally and vertically is offered in this paper. This method is called constant volume. Compared to existing methods, this approach is superior because it makes possible to calculate the volume of remaining metal, thereby ensuring more uniform surface quality and more efficient toolpath. To ensure the correctness of the proposed method, a script used to generate a toolpath with a simple surface was implemented by Matlab2010a. The toolpath generated by the proposed method was compared with toolpath generated by the traditional method already available in CAD/CAM software. The results showed that the proposed method had good accuracy and fast toolpath generation time. This method can be extended to complex surfaces and is an option for application in CAD/CAM software as well as providing another toolpath generation solution for mechanical machining in general. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/309376 |
| work_keys_str_mv |
AT hoangvanquy toolpathgenerationon3axesmillingusingconstantvolumemethod AT hoangvanquy pobudovatraêktorííínstrumentunatrivísníjfrezízadopomogoûmetodapostíjnogoobêmu |
| first_indexed |
2024-08-08T04:05:40Z |
| last_indexed |
2024-08-13T04:04:26Z |
| _version_ |
1811501865012035584 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-3093762024-08-12T16:05:55Z Toolpath Generation on 3-Axes Milling Using Constant Volume Method Побудова траєкторії інструменту на тривісній фрезі за допомогою метода постійного об'єму Побудова траєкторії інструменту на тривісній фрезі за допомогою метода постійного об'єму Hoang, Van-Quy A new simple method to generate toolpaths when machining based on the fixed base of the residual metal portion left after each longitudinal (forward step) and transverse cutting step (stepover) is presented in this paper. After each longitudinal and transverse cutting step, there will be an unprocessed metal portion, which has the form of a cone with a quadrilateral base, and the lateral edges are curves created by the intersection of the sphere with the diameter of the toolpath. The height of this cone, Sc, is called the scallop height, and its projection on a cutting plane is called the cusp. However, the entire volume of this unprocessed metal portion was examined in the paper. From there, it was proposed to adjust the toolpath in such a way that the volume of this portion remains constant in each step of the tool, resulting in ensured machining quality on the entire surface. Unlike the previous studies where toolpath is generated using iso-scallop, iso-parametric, or iso-planar methods, a new method based on calculating the volume of uncut metal after each step of the toolpath horizontally and vertically is offered in this paper. This method is called constant volume. Compared to existing methods, this approach is superior because it makes possible to calculate the volume of remaining metal, thereby ensuring more uniform surface quality and more efficient toolpath. To ensure the correctness of the proposed method, a script used to generate a toolpath with a simple surface was implemented by Matlab2010a. The toolpath generated by the proposed method was compared with toolpath generated by the traditional method already available in CAD/CAM software. The results showed that the proposed method had good accuracy and fast toolpath generation time. This method can be extended to complex surfaces and is an option for application in CAD/CAM software as well as providing another toolpath generation solution for mechanical machining in general. У цій статті представлено новий простий метод побудови траєкторій інструменту під час механічної обробки на базі фіксованої основи залишкової металевої частини, що залишилася після кожного поздовжнього (передній крок) і поперечного кроку різання (перехід). Після кожного поздовжнього і поперечного кроку різання залишиться необроблена частина металу, яка має форму конуса з чотирикутною основою, а її бічні грані є кривими, створеними перетином сфери з діаметром траєкторії інструменту. Висота цього конуса, Sc, називається висотою гребінця, а його проекція на січну площину – вершиною. Однак весь об’єм цієї необробленої частини металу було проаналізовано у даній статті. Виходячи з цього, було запропоновано коригування траєкторії інструменту таким чином, щоб об’єм цієї частини залишався постійним на кожному кроці роботи інструменту, в результаті чого забезпечується якість обробки всієї поверхні. На відміну від попередніх досліджень, у яких траєкторію інструменту генерували за допомогою ізоскалопного, ізопараметричного або ізопланарного методів, в цьому дослідженні запропоновано новий метод, заснований на обчисленні об’єму нерозрізаного металу після кожного кроку траєкторії інструменту по горизонталі та вертикалі. Цей метод називається методом постійного об’єму. Порівняно з існуючими методами, цей підхід є кращим, оскільки завдяки ньому можна обчислити об’єм металу, що залишився, таким чином забезпечуючи більш однорідну якість поверхні та більш ефективну траєкторію інструменту. Щоб переконатися в коректності запропонованого методу, у Matlab2010a був реалізований сценарій, який використовувався для створення траєкторії інструменту з простою поверхнею. Траєкторію інструменту, створену запропонованим методом, порівнювали з тією, що створена традиційним методом, який уже доступний у програмному забезпеченні CAD/CAM. Результати показали, що запропонований метод мав хорошу точність і швидкий час формування траєкторії. Цей метод можна розширити до складних поверхонь і він є одним з варіантів для застосування в програмному забезпеченні CAD/CAM, а також надає інше рішення для створення траєкторії інструменту для механічної обробки в цілому. У цій статті представлено новий простий метод побудови траєкторій інструменту під час механічної обробки на базі фіксованої основи залишкової металевої частини, що залишилася після кожного поздовжнього (передній крок) і поперечного кроку різання (перехід). Після кожного поздовжнього і поперечного кроку різання залишиться необроблена частина металу, яка має форму конуса з чотирикутною основою, а її бічні грані є кривими, створеними перетином сфери з діаметром траєкторії інструменту. Висота цього конуса, Sc, називається висотою гребінця, а його проекція на січну площину – вершиною. Однак весь об’єм цієї необробленої частини металу було проаналізовано у даній статті. Виходячи з цього, було запропоновано коригування траєкторії інструменту таким чином, щоб об’єм цієї частини залишався постійним на кожному кроці роботи інструменту, в результаті чого забезпечується якість обробки всієї поверхні. На відміну від попередніх досліджень, у яких траєкторію інструменту генерували за допомогою ізоскалопного, ізопараметричного або ізопланарного методів, в цьому дослідженні запропоновано новий метод, заснований на обчисленні об’єму нерозрізаного металу після кожного кроку траєкторії інструменту по горизонталі та вертикалі. Цей метод називається методом постійного об’єму. Порівняно з існуючими методами, цей підхід є кращим, оскільки завдяки ньому можна обчислити об’єм металу, що залишився, таким чином забезпечуючи більш однорідну якість поверхні та більш ефективну траєкторію інструменту. Щоб переконатися в коректності запропонованого методу, у Matlab2010a був реалізований сценарій, який використовувався для створення траєкторії інструменту з простою поверхнею. Траєкторію інструменту, створену запропонованим методом, порівнювали з тією, що створена традиційним методом, який уже доступний у програмному забезпеченні CAD/CAM. Результати показали, що запропонований метод мав хорошу точність і швидкий час формування траєкторії. Цей метод можна розширити до складних поверхонь і він є одним з варіантів для застосування в програмному забезпеченні CAD/CAM, а також надає інше рішення для створення траєкторії інструменту для механічної обробки в цілому. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2024-08-12 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/309376 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 27 No. 2 (2024); 60-67 Проблемы машиностроения; Том 27 № 2 (2024); 60-67 Проблеми машинобудування; Том 27 № 2 (2024); 60-67 2709-2992 2709-2984 en https://journals.uran.ua/jme/article/view/309376/300902 Copyright (c) 2024 Van-Quy Hoang http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |