Accuracy analysis of the micro-milling process

• Autorzy: Matuszak M. , Garbellini A. , Powałka B. , Attanasio A. , Bechtiak-Radka E.

Warianty tytułu

PL

Analiza dokładności procesu mikrofrezowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Machining errors can be caused by various factors, such as thermal deformations of milling machine, drives and milling machine accuracy, tool run out, tool deflections during the machining process, and workpiece setup errors. The main purpose of this paper is to determine and compare machining errors of a Kern Pyramid Nano milling machine and a prototype micro milling machine built at West Pomeranian University of Technology in Szczecin. Since not all of the errors can be measured with specialized measurement equipment, a milling experiment of a complex part with various geometrical features was performed. Machining errors can change in time due to thermal deformations; therefore, the milling experiment was performed on a cold machine and for machine after a warm up procedure. In order to avoid workpiece set up errors, the workpiece surface was first milled before machining. The influence of tool run out and tool deflections were neglected. Major factors that affect the milling process are both the machine and drive accuracy. During the milling experiment, cutting forces were recorded. The machined sample was measured in order to compare machining errors with the reference geometry.

PL

Błędy obróbki skrawaniem mogą być spowodowane różnymi czynnikami takimi jak: odkształcenia termiczne obrabiarki, dokładność napędów oraz obrabiarki, bicie osiowe narzędzia, odkształcenia narzędzia podczas obróbki oraz błędy ustawienia przedmiotu obrabianego. Głównym celem prezentowanego artykułu jest określenie i porównanie błędów obróbki precyzyjnej frezarki Kern Pyramid Nano oraz prototypowej mikrofrezarki zbudowanej w Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym w Szczecinie. Nie wszystkie błędy frezarki mogą być zmierzone za pomocą wyspecjalizowanej aparatury pomiarowej. Z tego względu zdecydowano się wykonać frezowanie części o złożonej geometrii. Błędy obróbki mogą zmieniać się w czasie z powodu odkształceń termicznych obrabiarki. Z tego względu eksperyment mikrofrezowania wykonano zarówno dla maszyny zimnej, jak i dla maszyny po procedurze rozgrzewania jej. Aby uniknąć błędów ustawienia przedmiotu obrabianego, powierzchnia przedmiotu obrabianego została najpierw przefrezowana. Wpływ bicia osiowego oraz odkształceń narzędzia podczas obróbki został pominięty. Głównym czynnikiem, który wpływa na dokładność obróbki, to dokładność obrabiarki oraz dokładność napędów. Podczas eksperymentu rejestrowano siły skrawania. Obrobiona próbka została zmierzona, aby porównać błędy obróbki z geometrią odniesienia.

Słowa kluczowe

EN

micromilling; machining accuracy; cutting forces; prototype machine tool

PL

mikrofrezowanie; dokładność obróbki; siła skrawania; obrabiarka prototypowa

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 4
• Strony: 37--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., zdj.

Twórcy

autor

Matuszak M.

• Maritime University of Szczecin, Poland Mechanical Departament

autor

Garbellini A.

• University of Brescia, Italy Department of Mechanical and Industrial Engineering

autor

Powałka B.

• West Pomeranian University of Technology, Szczecin, Poland Department of Mechanical Engineering and Mechatronice

autor

Attanasio A.

• University of Brescia, Italy Department of Mechanical and Industrial Engineering

autor

Bechtiak-Radka E.

• West Pomeranian University of Technology, Szczecin, Poland Department of Mechanical Engineering and Mechatronice

Bibliografia

• 1. Annoni M., Rebaioli L., Semeraro Q. 2015. Thin wall geometrical quality improvement in micromilling. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology: 1-15.
• 2. Young-bong Bang, Kyung-min Lee, and Seungryul Oh. 2005. 5-axis micro milling machine for machining micro parts. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 25, 9-10: 888-894.
• 3. Broel-Plater B., Waszczuk P., Kobyłkiewicz A. 2011. System diagnostyki procesu mikroskrawania. Napędy i sterowanie 6, 2011: 32-35.
• 4. Creighton E., Honegger A., Tulsian A., Mukhopadhyay D. 2010. Analysis of thermal errors in a high-speed micro-milling spindle. International Journal of Machine Tools and Manufacture 50, 4: 386-393.
• 5. Huo D., Cheng K., Wardle F. 2010. Design of a five-axis ultra-precision micro-milling machine - UltraMill. Part 1: holistic design approach, design considerations and specifications. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 47, 9-12: 867-877.
• 6. Huo D., Cheng K., Wardle F. 2010. Design of a five-axis ultra-precision micro-milling machine - UltraMill. Part 2: integrated dynamic modelling, design optimisation and analysis. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 47, 9-12: 879-890.
• 7. Mamedov A., Ehsan Layegh K.S., Lazoglu I. 2013. Machining Forces and Tool Deflections in Micro Milling. Procedia CIRP 8: 147-151.
• 8. Pajor M., Maćkowiak H., Zapłata J. 2013. Examination of thermal deformation of micro milling machine tool SNTM-CM-ZUT-1. Diagnostyka 14.
• 9. Uriarte L., Herrero A., Zatarain M., et al. 2007. Error budget and stiffness chain assessment in a micromilling machine equipped with tools less than 0.3 mm in diameter. Precision Engineering 31, 1: 1-12.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).