Determination of minimal machining allowances in iron castings

• Autorzy: Gessner A. , Staniek R. , Bartkowiak T.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2014-0015

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie minimalnych naddatków obróbkowych w odlewach żeliwnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Method of assessing of minimal machining allowances of casts using optical measurement is introduced. Inclination of technological surfaces, their flatness error as well as positioning of the workpiece on the machine tool have been taking into account. The minimal values of allowances are calculated based on the acquired cloud of points representing the surface, which is subsequently substituted with plane according to 3D least square method. Flatness error is calculated and used for determining the value of allowance on single surface by vector analysis. Minimization of volume to be machined by implementing genetic algorithm is presented. Minimal allowances obtained by the method constitute the constraints for further minimization of removed volume. Three sets of casts were measured and minimal machining allowances were determined and compared with ISO 8062:1997 and DIN 1680 - 1:1980 standards. Optimization of machining allowances results in decreasing the time and costs of manufacturing.

PL

W artykule określono minimalne naddatki obróbkowe metodą optyczną. Uwzględniono pochylenia technologiczne obrabianych powierzchni, błędy kształtu oraz dokładność pozycjonowania obrabianego odlewu na obrabiarce. Minimalne wartości naddatków ustalono na podstawie analizy chmury wartości współrzędnych punktów pomiarowych reprezentującej powierzchnię obrabianego odlewu. Wprowadzono płaszczyzny średnie wyznaczone metodą najmniejszych kwadratów. Algorytm genetyczny przyjęto jako metodę minimalizacji objętości materiału usuwanego w trakcie obróbki. Najmniejsze wartości naddatków stanowią granice minimalizacji objętości wiórów. Weryfikację przyjętych założeń prowadzono dla trzech różnych zestawów odlewów. Porównano wartości minimalne naddatków z wartościami normatywnymi wg ISO 8062:1997 oraz DIN 1680 - 1:1980. Minimalizacja objętości materiału skrawanego wpływa na zmniejszenie kosztów wytworzenia wyrobu i zmniejszenie czasu pracy obrabiarki.

Słowa kluczowe

EN

marking out; machining; photogrammetry; 3D scanning; genetic algorithms; optimization

PL

trasowanie; obróbka skrawaniem; fotogrametria; skanowanie 3D; algorytmy genetyczne; optymalizacja

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 38, nr 3
• Strony: 21--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Gessner A.

• Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Management, Marii Skłodowskiej - Curie 5, 60 - 965 Poznań, Poland, [phone]

autor

Staniek R.

• Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Management, Marii Skłodowskiej - Curie 5, 60 - 965 Poznań, Poland, [phone]

autor

Bartkowiak T.

• Poznan University of Technology, Institute of Mechanical Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Management, Marii Skłodowskiej - Curie 5, 60 - 965 Poznań, Poland, [phone]

Bibliografia

• [1] A. MATUSIAK-SZARANIEC: Technology and design analysis of machine tool bodies. Archives of Mechanical Technology and Automation, 27(2007)2, 121-129 (in Polish).
• [2] ISO 8062:1997 Castings - System of dimensional tolerances and machining allowances.
• [3] DIN 1680-1:1980 Rough castings - General tolerances and machining allowances.
• [4] J. JIANG, X.Y. LIU: Dimensional variations of castings and moulds in the ceramic mould casting process. Journal of Materials Processing Technology, 189(2007), 247-255.
• [5] I. SHAREEF: Machinability comparison of casting methods. Journal of Materials Processing Technology, 52(1995), 174-191.
• [6] B. SHEN, G.Q. HUANG, K.L. MAK, X.C. WANG: A best-fitting algorithm for optimal location of large-scale blanks with free-form surfaces. Journal of Materials Processing Technology, 139(2003), 310-314.
• [7] P. FALLBOHMER, C.A. RODRIGUEZ, T. OZEL, T. ALTAN: High-speed machining of cast iron and alloy steels for die and mold manufacturing. Journal of Materials Processing Technology, 98(2000), 104-115.
• [8] ISO 1101:2006 Geometrical product specifications (GPS). Geometrical tolerancing. Tolerances of form, orientation, location and run-out.
• [9] A. ZAWADA-TOMKIEWICZ: Estimation of surface roughness parameter based on machined surface image. Metrology and Measurement Systems, XVII(2010)3, 493-504.
• [10] W. JAKUBIEC, W. PLOWUCHA: Analytical evaluation of the uncertainty of coordinate measurements of geometrical deviations. Models based on the distance between point and plane. Advances in Manufacturing Science and Technology, 37(2013)3, 5-16.
• [11] P. PAWLUKOWICZ: Automatic learning of fuzzy logic with the use of genetic algorithms. Advances in Manufacturing Science and Technology, 36(2012)4, 97-107.
• [12] A. GESSNER: Patent application nr P-390852 (31.03.2010), Method for preparing cast iron for machining with minimized machining allowances.
• [13] M. WIECZOROWSKI, M. RUCINSKI, R. KOTERAS: Application of optical scanning for measurement of castings and cores. Archives of Foundry Engineering, 10(2010), 265-268.
• [14] A. BIALOBRZESKI: An attempt to use sonic testing in casting quality assessment. Advances in Manufacturing Science and Technology, 37(2013)1, 89-98.
• [15] W. CUYPERS, N. Van GESTEL, A. VOET, J.-P. KRUTH, J. MINGNEAU, P. BLEYS: Optical measurement techniques for mobile and large-scale dimensional metrology. Optics and Lasers in Engineering, 47(2009), 292-300.

Uwagi

EN

This work was supported by the National Centre for Research and Development, Poland (grant # R03-0101-10/2010)