Development of autonomous NC machine tool to realize NC programless machining operation for advanced manufacturing systems

开发自主数控机床,实现先进制造系统的数控无程序加工操作

基本信息

  • 批准号:
    11650129
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Required functions to develop an autonomous NC machine tool, which realizes NC programless machining operation for advanced manufacturing system, have been studied. Following research results were obtained.1. Machining simulation to predict cutting force and machining error in pre-process machiningA Virtual Machining Simulator (VMSim) has been developed for this purpose. The VMSim makes possible to predict cutting force and machining error for whole machining operation in advance. By using this function, the problem hidden in planning of tool paths and cutting conditions can be detected in pre-process machining for an autonomous NC machine tool.2. Real time tool path generation to optimize cutting conditions during in-process machiningA virtual copy milling system, which generates tool paths in real time based on copy milling principle, has been developed. The virtual copy milling system detects collision between a virtual tracer and a virtual master model, and generates tool paths to follow a sculpture surface for rough cutting during in-process machining. An NC programless machining operation can be achieved experimentally by the virtual copy milling system using conventional CNC machine tool.3. Adaptive control and feed back algorithm to avoid machining troubleA monitoring system to detect machining condition has been studied. In the monitoring system, rotational torque of both spindle and feed motors can be estimated from NC control signals based on the control theory. It is possible to detect cutting torque or cutting force without additional sensors, but further investigation is required to eliminate frictional torque of the motors.Furthermore, a feed back algorithm to avoid machining troubles has been studied. By using the virtual copy milling system mentioned above, even the axial and radial depths of cut beside the feed speed can be changed to avoid machining troubles. The effectiveness of the algorithm is verified using the VMSim mentioned above.
已经研究了开发自主NC机床的所需功能,该机加工工具实现了高级制造系统的NC无程序加工操作。获得以下研究结果1。为此目的开发了加工仿真以预测预处理机械加工模拟器(VMSIM)中的切割力和加工误差。 VMSIM可以预先预测整个加工操作的切割力和加工误差。通过使用此功能,可以在自动NC机床的预处理加工中检测到工具路径和切割条件的问题。2。已经开发了实时工具路径生成以优化在进程机加工中的切割条件的虚拟复制铣削系统(基于复制铣削原理)实时生成工具路径的过程。虚拟复制铣削系统检测到虚拟示踪剂和虚拟主模型之间的碰撞,并生成工具路径以遵循雕塑表面,以在进程中加工过程中进行粗糙切割。 NC无程序加工操作可以通过使用常规CNC机床的虚拟复制铣削系统实验实现。3。已经研究了自适应控制和反馈算法,以避免加工故障监控系统以检测加工状况。在监视系统中,可以根据控制理论从NC控制信号估算主轴和进料电机的旋转扭矩。可以在没有其他传感器的情况下检测切割扭矩或切割力,但是需要进一步研究以消除电动机的摩擦扭矩。FURTHERMORE,返回算法以避免加工问题。通过使用上面提到的虚拟复制铣削系统,即使轴向和径向深度也可以更改进料速度旁边,以避免加工问题。使用上述VMSIM验证该算法的有效性。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
白瀬敬一,近藤貴茂,岡本満,若松栄史,荒井栄司: "NCプロブラムを必要としない機械加工のための仮想倣い加工システムの開発"日本機械学会論文集. 66卷644号掲載予定. (2000)
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  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Narita, K.Shirase, H.Wakamatsu, E.Arai: "Pre-process Evaluation and Modification of NC program Using Virtual Machining Simulator"Proceedings of the 2000 JAPAN-U.S.A.Symposium on Flexible Automation. 2000JUSFA13003 (2000)
H.Narita、K.Shirase、H.Wakamatsu、E.Arai:“使用虚拟加工模拟器对 NC 程序进行预处理评估和修改”2000 年日本-美国柔性自动化研讨会论文集。
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  • 作者:
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白瀬敬一,近藤貴茂,岡本満,若松栄史,荒井栄司: "NCプログラムを必要としない機械加工のための仮想倣い加工システムの開発(自律型NC工作機械のための実時間工具経路生成)"日本機械学会論文集C編. 66巻644号. 1368-1373 (2000)
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Hirohisa Narita,Keiichi Shirase,Hidefumi Wakamatsu,Eiji Arai: "Pre-process Evaluation and Modification of NC program Using Virtual Machining Simulator"Proceedings of the 2000 JAPAN-U.S.A. Symposium on Flexible Automation. 掲載予定. (2000)
Hirohisa Narita、Keiichi Shirase、Hidefumi Wakamatsu、Eiji Arai:“使用虚拟加工模拟器对 NC 程序进行预处理和修改”2000 年日本-美国柔性自动化研讨会论文集(2000 年)。
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Hirohisa Narita,Keiichi Shirase,Hidefumi Wakamatsu,Eiji Arai: "Pre-process Evaluation of End Milling Operation Using Virtual Machining Simulator"JSME International Journal, Series C. 44巻2号. 492-497 (2000)
Hirohisa Narita、Keiichi Shirase、Hidefumi Wakamatsu、Eiji Arai:“使用虚拟加工模拟器对端铣操作进行预处理”JSME 国际期刊,C 系列,第 44 卷,第 2. 492-497 期(2000 年)
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