As the life-cycles of products are shortened and aesthetic demands increase, greater emphasis has been placed on short machining time and high surface quality with respect to dies and mold machining. The importance of the finish cut is simultaneously increasing as it directly affects the machined surface. In addition, an effective finish cut can also serve to eliminate the polishing process. Therefore, effective tool path generation for a high performance, high quality finish cut is critical in dies and mold machining.
As documented in the literature on tool path generation, generally speaking there are three problems in generating tool paths: machining efficiency, surface quality, and interference removal. Previous approaches to solve these problems can be divided into two groups, those related to machining efficiency and surface quality and those addressing interference removal. It is known that use of a parametric surface is an effective means of generating tool paths to increase the machining efficiency and the surface quality, while a non-parametric surface is effective for generating interference-free tool paths. Recently, with increased demand for complex products, interference-free tool paths have become essential for machining. Therefore, mesh surfaces - which are known as effective CL surfaces for interference removal - have become the focus of considerable interest. Notably, most commercial CAM systems generate the tool path based on a mesh surface. However, the conventional tool path generation method based on the mesh surface is limited in terms of increasing machining efficiency and surface quality. This paper presents methods for increasing the machining efficiency and the surface quality when a mesh surface is utilized to generate tool paths.
First, this paper describes a tool path generation method based on an incomplete 2-manifold offset mesh which is composed of a face offset, a boundary edge offset, and a boundary vertex offset. In this paper, the computational efficiency is increased by detecting adjacent boundary edges and boundary vertexes based on a grid and OBB collision check.
In order to generate tool paths such that the machining efficiency is increased, a minimal number of tool paths should be generated within a given tolerance and the scallop height should be kept constant. This paper proposes an improved drive surface method to maintain a constant scallop height. The improved drive surface method utilizes unevenly spaced tool path intervals, which are calculated on each CL point. This paper also compares four methods and recommends two of them to estimate the curvature from the mesh surface; the curvature is necessary for calculating tool path intervals.
The necessity of high surface quality is simultaneously increasing with the need for a machining method that does not entail polishing. As the segmentation of the tool path is a very important process for obtaining high surface quality, this paper proposes a hybrid method wherein the mesh-based tool path is newly segmented in the parametric domain. For the new segmentation of the mesh-based tool path, division and interpolation methods of the mesh-based tool path are also proposed.
제품수명이 짧아지고 심미적 제품이 증가함에 따라 짧은 가공시간과 높은 표면 품위는 금형가공에 있어 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 금형가공 중 정삭가공은 표면 품위와 직결되며 효과적인 정삭가공을 통해 사상공정을 제거할 수 있기 때문에 그 중요성은 금형 가공의 중요성과 더불어 같이 증가하고 있다. 그러므로 가공 효율과 품위를 높일 수 있는 효과적인 공구경로의 생성은 금형가공에 있어 매우 중요한 요소이다. 이전 연구를 통하여, 공구경로를 생성하는데 있어 문제점들을 가공효율성, 표면품위, 간섭제거의 세 가지로 나눌 수 있다. 또한, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 이전 연구들은 가공효율성과 표면품위를 높이기 위한 연구와 간섭을 효과적으로 제거하기 위한 연구로 크게 나눌 수 있다. 매개변수 곡면은 가공효율과 표면품위를 높이는데 있어 매우 유용한 곡면이며, 비매개변수 곡면은 간섭제거에 매우 효과적인 곡면으로 알려져 있다. 최근, 복잡한 형상을 가진 제품이 증가함에 따라, 간섭이 효과적으로 제거된 공구경로는 가공에 있어 중요한 요소이다. 그러므로, 간섭제거에 효과적인 곡면으로 알려진 메시곡면은 공구경로 생성을 위한 대부분의 상용소프트웨어에서 사용할 만큼 관심이 증대되고 있다. 그러나 메시곡면을 기반으로 한 기존의 공구경로생성법은 가공효율과 표면품위를 증가시키는데 있어 한계가 있다. 본 논문은 공구경로생성을 위해 메시곡면을 이용하지만, 가공효율과 표면품위를 증가시킬 수 있는 방법을 제안한다. 먼저, 본 논문은 불완전한 이차원 다양체의 메시곡면으로부터 공구경로를 생성하는 방법을 제시한다. 또한, 격자구조와 방향경계상자의 충돌 검사를 통해 외곽 모서리와 외곽 꼭지점을 효과적으로 찾음으로써 계산의 효율성을 높인다. 가공효율을 높이기 위한 공구경로를 생성하기 위해서는 허용오차를 만족하는 최소한의 공구경로를 생성해야 한다. 이것은 스캘럽 높이가 일정하게 유지되는 것을 의미하는데, 본 논문에서는 개선된 유도곡면 방식을 이용하여 스캘럽 높이를 일정하게 유지하는 방법을 제안한다. 개선된 유도곡면 방식은 가변공구경로간격을 가지며, 본 논문에서는 가변공구경로간격을 계산하기 위한 곡률 예측방법들을 비교한다. 사상공정을 제거하기 위하여 높은 표면품위의 중요성은 증가하고 있다. 효과적인 공구경로의 선형화는 표면품위를 높이기 위한 방법들 중 매우 중요한 과정이다. 표면 품위를 높이기 위하여, 본 논문에서는 메시기반의 공구경로를 매개변수 영역에서 새로이 생성하는 하이브리드 방식을 제안한다.
