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Tool path optimization based on wear prediction in Electric Arc Sweep Machining
Journal of Manufacturing Processes ( IF 6.1 ) Pub Date : 2020-03-20 , DOI: 10.1016/j.jmapro.2020.03.011
Ahmad Farhadi , Lin Gu , Wansheng Zhao , K.P. Rajurkar

Electric arc sweep machining is a novel method for machining open channel by applying electric arc and high pressured gap flushing. In this method, a shaped and non-rotating tool sweeps on the workpiece surface to erode a layer by scanning machining area following a predefined geometric path. In this condition, tool wear changes around the periphery depending on feeding direction. Therefore, a proper tool path planning is a key factor to improve the machining efficiency and quality. To cover this issue, in this research a procedure is proposed for selecting the best tool pathway for groove machining. Tool path planning is based on uniform bottom erosion mechanism during machining which occurs between end surface of tool electrode and workpiece. For this reason, tool wear prediction is carried out theoretically and then, effects of tool pathway on tool erosion are studied. Finally, tool pathway is optimized to get a uniform tool wear and machined surface. Based on tool wear mechanism, material erosion starts from the edge facing the feeding direction and then expands to other regions in the bottom surface of the tool electrode. Therefore, to achieve a uniform tool wear and a smooth surface, tool feeding direction should change in specific moments to transfer tool erosion to other edges. To verify theoretical findings, a set of experiment is conducted. Experimental results show that optimized tool pathway can both improve MRR and reduce TWR efficiently. Moreover, fabricating a groove by implementing proposed pathway strategies can improve machined surface quality by distributing tool wear uniformly.



中文翻译:

基于电弧预测加工中磨损预测的刀具路径优化

电弧扫掠加工是一种通过施加电弧和高压间隙冲洗来加工明渠的新颖方法。在这种方法中,成形且不旋转的刀具扫过工件表面,以通过按照预定的几何路径扫描加工区域来腐蚀一层。在这种情况下,刀具磨损会根据进给方向在周围变化。因此,正确的刀具路径规划是提高加工效率和质量的关键因素。为了解决这个问题,在这项研究中,提出了一种选择最佳的沟槽加工刀具路径的程序。刀具路径规划基于加工过程中均匀的底部腐蚀机理,该机理发生在刀具电极端面与工件之间。因此,理论上要进行刀具磨损预测,然后,研究了刀具路径对刀具腐蚀的影响。最后,对刀具路径进行了优化,以获得均匀的刀具磨损和加工表面。基于工具磨损机理,材料腐蚀从面向进给方向的边缘开始,然后扩展到工具电极底面的其他区域。因此,为了获得均匀的刀具磨损和光滑的表面,刀具进给方向应在特定的时刻改变,以将刀具腐蚀转移到其他边缘。为了验证理论发现,进行了一组实验。实验结果表明,优化的刀具路径既可以提高MRR,又可以有效地降低TWR。此外,通过实施建议的路径策略来制造凹槽可以通过均匀分布刀具磨损来改善加工表面质量。对刀具路径进行了优化,以获得均匀的刀具磨损和加工表面。基于工具磨损机理,材料腐蚀从面向进给方向的边缘开始,然后扩展到工具电极底面的其他区域。因此,为了获得均匀的刀具磨损和光滑的表面,刀具进给方向应在特定的时刻改变,以将刀具腐蚀转移到其他边缘。为了验证理论发现,进行了一组实验。实验结果表明,优化的刀具路径既可以提高MRR,又可以有效地降低TWR。此外,通过实施建议的路径策略来制造凹槽可以通过均匀分布刀具磨损来改善加工表面质量。对刀具路径进行了优化,以获得均匀的刀具磨损和加工表面。基于工具磨损机理,材料腐蚀从面向进给方向的边缘开始,然后扩展到工具电极底面的其他区域。因此,为了获得均匀的刀具磨损和光滑的表面,刀具进给方向应在特定的时刻改变,以将刀具腐蚀转移到其他边缘。为了验证理论发现,进行了一组实验。实验结果表明,优化的刀具路径既可以提高MRR,又可以有效地降低TWR。此外,通过实施建议的路径策略来制造凹槽可以通过均匀分布刀具磨损来改善加工表面质量。材料腐蚀从面向进给方向的边缘开始,然后扩展到工具电极底面的其他区域。因此,为了获得均匀的刀具磨损和光滑的表面,刀具进给方向应在特定的时刻改变,以将刀具腐蚀转移到其他边缘。为了验证理论发现,进行了一组实验。实验结果表明,优化的刀具路径既可以提高MRR,又可以有效地降低TWR。此外,通过实施建议的路径策略来制造凹槽可以通过均匀分布刀具磨损来改善加工表面质量。材料腐蚀从面向进给方向的边缘开始,然后扩展到工具电极底面的其他区域。因此,为了获得均匀的刀具磨损和光滑的表面,刀具进给方向应在特定的时刻改变,以将刀具腐蚀转移到其他边缘。为了验证理论发现,进行了一组实验。实验结果表明,优化的刀具路径既可以提高MRR,又可以有效地降低TWR。而且,通过实施建议的路径策略来制造凹槽可以通过均匀地分布刀具磨损来改善机加工表面质量。刀具进给方向应在特定时刻改变,以将刀具腐蚀转移到其他边缘。为了验证理论发现,进行了一组实验。实验结果表明,优化的刀具路径既可以提高MRR,又可以有效地降低TWR。而且,通过实施建议的路径策略来制造凹槽可以通过均匀地分布刀具磨损来改善机加工表面质量。刀具进给方向应在特定时刻改变,以将刀具腐蚀转移到其他边缘。为了验证理论发现,进行了一组实验。实验结果表明,优化的刀具路径既可以提高MRR,又可以有效地降低TWR。此外,通过实施建议的路径策略来制造凹槽可以通过均匀分布刀具磨损来改善加工表面质量。

更新日期:2020-03-20
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