background image

KOMPUTEROWE 

WSPOMAGANIE 

ZARZĄDZANIA 

PROJEKTAMI

ROK AKADEMICKI 2011/2012

  PROWADZĄCY:

WYKONAWCY:

  prof. dr hab. inż. Z. Ignaszak

       Paulina Roszak

Paulina Rewers

Bartosz Pliszka

background image

USING THE 3D CAD MODELS FOR PROGRAMMING 

THE HIGH SPEED MACHNINIG

Zenobia Weiss, Roman Konieczny, Radosław Paszkiewicz

Ponznan University of Technology, Institute of Mechanical 

Technology, Poznan Poland

phone/fax-48 61 6652774, email: 

zenobia.weiss@put.poznan.pl, 

roman.konieczny@put.poznan.pl, 

radoslaw.paszkiewicz@put.poznan.pl

ZASTOSOWANIE MODELI CAD 3D DO PROGRAMOWANIA OBRÓBKI 

SZYBKOŚCIOWEJ

Zenobia Weiss, Roman Konieczny, Radosław Paszkiewicz

Politechnika Poznańska, Instytut Technologii 

Mechanicznej, Poznań Polska

telefon/fax-48 61 6652774, email: 

zenobia.weiss@put.poznan.pl, 

roman.konieczny@put.poznan.pl, 

radoslaw.paszkiewicz@put.poznan.pl

background image

Abstract:
The paper analyses the factors that have an influence on 
the quality of the HSM process, as experienced within
the industrial process. The discussed factors include the 
limitations of machine tools and the problem of design
producibility that has an impact on process programming 
for HSM technology. 

Streszczenie:
W pracy przeprowadzono analizę czynników, mających 
wpływ na jakość procesu HSM, w obrębie procesu 
przemysłowego. Omawiane czynniki obejmują 
ograniczone możliwości obrabiarek oraz kwestię 
planu wytwarzalności, który ma wpływ na 
programowanie procesu dla technologii HSM.

background image

The mistakes made in the stages
of product design, when 3D CAD model of product 
geometry is prepared have the considerable effect on 
process programming, machining and final surface 
quality. The paper describes also the method of NC part
programming in CAM systems that can eliminate 
disadvantages of machine tools. It shows the options of
machining cycles designed for HSM.

Błędy popełnione w fazie projektowania produktu 
podczas przygotowywania modelu 3D w programie CAD 
związanego z geometrią wyrobu, mają znaczący wpływ 
na proces programowania, obróbki i końcową jakość 
powierzchni. Omówiono również metody programowania 
części NC w systemach CAM, w których można 
wyeliminować wady obrabiarek. Przedstawiono różne 
opcje cykli obróbkowych przeznaczonych dla HSM.

background image

Key words:

 High Speed Machining, 

CAD/CAM, 

CNC programming

Słowa kluczowe: 

Obróbka szybkościowa, 

CAD / CAM, 

programowanie CNC

background image

1. Introduction
High speed machining technology (HSM) introducing cutting 
speeds that are five to ten times higher than in conventional 
machining offers new possibilities for increasing process 
efficiency and for obtaining a good workpiece surface quality. 
In comparison to conventional cutting, HSM provides 
reduced cutting forces, a reduced heating of the workpiece 
and higher
machining accuracy by higher metal removal rate.

1. Wstęp
Zaawansowana technologia obróbki szybkościowej (HSM) 
wprowadza prędkości skrawania, które są 5 do 10 razy wyższe 
niż w konwencjonalnej obróbce, oferuje nowe możliwości 
zwiększenia efektywności procesu i uzyskania powierzchni 
przedmiotu o dobrej jakości. W porównaniu do skrawania na 
obrabiarkach konwencjonalnych, HSM zapewnia zmniejszone 
siły skrawania i obniżenie nagrzewania się przedmiotu 
obrabianego oraz wyższą dokładność obróbki poprzez wyższą 
wydajność usuwania metalu.

background image

However HSM is still used on a lower scale then might be 
expected, taking into account all the abovementioned 
advantages. NC programmers must be aware of all the 
constrains imposed by the machine tool and take them into 
consideration in the design process. These programmers will 
also have to adapt their existing
machining strategies to increase the efficiency, accuracy and 
safety of the cutting tool. As the feed rate and spindle speed 
are considerably higher than those used in conventional 
machining the programmers must foresee the manner in which 
the tool will sink into the raw material.

Jednak HSM jest wciąż używany na mniejszą skalę niż 
można by się spodziewać, biorąc pod uwagę wszystkie 
wyżej wymienione zalety. Programiści NC muszą być 
świadomi wszystkich ograniczeń nałożonych przez 
obrabiarkę i wziąć je pod uwagę w procesie 
projektowania. Powinni również dostosować swoje metody 
obróbki 
w celu zwiększenia wydajności, dokładności i 
bezpieczeństwa używania narzędzia skrawającego. Ponieważ 
posuw i prędkość obrotowa wrzeciona są znacznie wyższe 
niż stosowane 
w konwencjonalnych obróbkach, programiści muszą umieć 
przewidzieć sposób, w jaki narzędzie zagłębi się w 
nieobrobiony materiał. 

background image

2. Limitations of HSM process design

Machine tool assigned for HSM it has many 
limitations in terms of the dynamic movements and 
computational properties of the control system. In HSM 
technology the machine tool control must process in a 
shorter time period a large amount of NC data. The 
shorter the time period, the more efficient the control 
system.

2. Ograniczenia projektowania procesów HSM

Obrabiarki przeznaczone do HSM mają wiele

ograniczeń w zakresie dynamicznych ruchów 

i obliczeniowych właściwości układu sterowania. 

W technologii HSM układ sterowania obrabiarki musi 

w krótszym czasie przetworzyć dużą ilość danych NC. 

Im krótszy czas przetwarzania danych, tym efektywniejszy 

jest układ sterowania. 

background image

The typical values of the block cycle time T are in the 
range of 0.5ms to 10ms
[3]. The block processing time and the length of the 
interpolated section l directly effects the
maximal feed rate  V

fmax.

 V

fmax 

= (l*60)/T

Typowe wartości czasu obróbki bloku T mieszczą się 
w zakresie od 0.5ms do 10ms [3]. Czas przetwarzania 
bloku i długość interpolowanego odcinka l 
bezpośrednio wpływają na maksymalną prędkość posuwu 
V

fmax.

 

V

fmax 

= (l*60)/T

background image

Consequently, NC part programs not only produce a large 
amount of data, but also limit the possible feed rate. 
When the control unit is unable to process the data in the 
required time, the feed movement
may stop temporary and can cause tool standstill tracks 
to appear on the working surface. 

W rezultacie programy NC nie tylko produkują duże 
ilości danych, ale również ograniczają prędkość 
posuwu. 
Gdy układ sterowania nie jest w stanie przetwarzać 
danych w wymaganym czasie, ruch posuwowy może 
zatrzymać się tymczasowo i spowodować pojawienie 
się śladów nieruchomego narzędzia na powierzchni 
roboczej.

background image

Figure 1. 

The tracks made 

on the working 

surface by 

stopped tool [3].

Rysunek 1. 

Ślady 

pozostawione na 

powierzchni 

roboczej przez 

zatrzymane 

narzędzie [3].

background image

There is another problem - during the sudden change in 
the direction of movement, the accelerations possible from 
the machine axis drivers are not sufficient to achieve the 
programmed feed rate values. The rapid acceleration 
variations can cause that the value of the feed rate per 
cutting edge decreases dramatically and as a result the 
tool reduces its life period and the surface texture 
deteriorates. The characteristic tracks appear in those 
locations where the feed rate comes to a stop because of 
the changes of movement direction [3].

Jest jeszcze inny problem - podczas nagłej zmiany 
kierunku ruchu, możliwe przyspieszenie osi maszyny nie 
są wystarczające do osiągnięcia zaprogramowanej wartości 
posuwu. Gwałtowne zmiany przyspieszenia mogą powodować, 
że  

 

wartość posuwu na ostrze drastycznie się zmniejsza i 

w efekcie narzędzie zmniejsza swój okres żywotności 

oraz 

pogorszenie struktury powierzchni

. Charakterystyczne ślady 

pojawiają się w tych miejscach 

gdzie posuw zostaje 

zatrzymany z powodu zmiany kierunku ruchu [3]. 

background image

3. CAD model requirements

The main problem in HSM technology is the lack of 
tangency in the transition between the two surface plains. 
Figure 2 below illustrates the effects after building surfaces 
by lofting, which has thrown the profiles without tangency 
condition (a) and with given tangency condition (b). 
Surface E was tacked on the cross-sections A-A, B-B and C-
C. In the next case (figure 2b), tangential passes between 
surfaces E and D and also E and F were also specified.

3. Wymogi modelu CAD

Głównym problemem w technologii HSM jest brak styczności w 
przejściu między dwoma powierzchniami. Rysunek 2 ilustruje 
efekty po stworzeniu powierzchni metodą Lofting (metoda 
określania powierzchni), która stwarza profile bez warunku 
styczności (a) oraz z danym warunkiem styczności (b). 
Powierzchnia E została podzielona na przekroje A-A, B-B i 
C-C. W kolejnym przypadku (rys. 2b), zostały określone 
styczne przechodzące pomiędzy powierzchniami E i D, a 
także E i F.

background image

Figure 2. The result of loft operation: 
a) without tangency condition, 
b) with specified tangency between surfaces.

Rysunek 2. Wynik loftingu: 
a) bez warunku styczności, 
b) ze zdefiniowanym warunkiem styczności pomiędzy powierzchniami.

background image

The lack of a tangency condition in the CAD model has an 
effect on the tool path quality obtained in the CAM 
system. At the point where the transition between 
surfaces does not
have tangency conditions, sharp passes in the tool path 
segments (figure 3a) may appear instead of the required 
smooth passes (figure 3b).

Brak warunku styczności w modelu CAD ma wpływ na 
jakość toru narzędzia uzyskanego w systemie CAM. 
W punkcie, w którym przejście pomiędzy 
powierzchniami nie posiada warunków styczności, 
mogą pojawić się ostre kształty toru ruchu 
narzędzia (rys. 3a) zamiast wymaganych gładkich 
przejść (rys. 3b).

background image

Figure 3. Tool path: 
a) machining the surfaces without tangential transitions, b) machining the tangential surfaces

Rysunek 3. Tor narzędzia: 
a) obróbka powierzchni bez stycznego przejścia, 
b) obróbka powierzchni ze stycznym przejściem

background image

In the case of pockets machining (removing material from 
within a closed geometry), it is recommended that the 
largest possible fillets are used for the corners (figure 4). 
Machining the corners, with the fillet radius equal to the 
tool radius, leads to the situation shown in Figure 4a, 
where a rapid change in the direction of movement is 
required. To avoid this effect, a tool with a smaller radius, 
or a bigger fillet radius in the corners, could be applied.

W przypadku obróbki zagłębień (usuwanie materiału w 

zamkniętej geometrii), zaleca się, aby do obróbki 

narożników używać największych możliwych zaokrągleń 

(rysunek 4). Obróbka narożników, 

w przypadku zaokrągleń o promieniu równym 

promieniowi narzędzia, prowadzi do sytuacji 

pokazanej na rysunku 4a, gdzie wymagana jest nagła 

zmiana kierunku ruchu. Aby uniknąć tego efektu 

należy zastosować narzędzie o mniejszym promieniu, 

lub zaprojektować większy promień zaokrągleń 

narożników.

background image

Figure 4. Machining the pocket corners: 
a) with corner fillet equal to tool radius, 
b) with corner fillet bigger then tool radius

Rysunek 4. Obróbka narożników zagłębień: 
a) z zaokrągleniem narożnika równym  promieniowi narzędzia, 
b) z zaokrągleniem narożnika większym od promienia narzędzia

background image

In pockets machining it is recommended that the pockets 
are designed as open pockets. There are many 
advantages, especially for cutting hard materials, when 
the tool
approaches the part in the manner illustrated in Figure 
5a. In this case, the tool works with the teeth placed in its 
circumference. 

W obróbce wgłębień zaleca się aby zostały one 
zaprojektowane jako otwarte. Metoda ta ma wiele 
korzyści, zwłaszcza podczas skrawania twardych 
materiałów, gdy narzędzie zbliża się do powierzchni w 
sposób zilustrowany na rys. 5a. W tym przypadku 
narzędzie współpracuje z uzębieniem umieszczonym 
w jego obwodzie. 

background image

Figure 5. The methods of tool lead-in: 
a) the case of open pocked, 
b) the case of closed pocked with the ‘Helix’ strategy

Rysunek 5. Metody prowadzenia narzędzia :
a) w przypadku otwartego wgłębienia, 
b) przy zamkniętych wgłębieniach według metody 'Helix' 

 

background image

4. Machining strategies adopted to HSM
In HSM technology it is essential to maintain a constant 
tool load as any load changes may cause variations in 
tool deflections and this, in turn, can lead to loss of 
accuracy, surface texture and tool life period. Special 
attention
was paid to the method in which the tool lead-in to and 
lead-out of the part. In HSM technology, a sinking of the 
tool using a skew movement is required. This can be 
ensured by applying ‘Ramping’ or ‘Helical’ strategies.

4. Metody obróbek przystosowanych do HSM

W technologii HSM konieczne jest utrzymanie stałego 

obciążenia narzędzia, ponieważ wszelkie zmiany obciążenia 

mogą spowodować zmiany w jego odchyleniu, a to z kolei 

może prowadzić do utraty dokładności, struktury 

powierzchni i skrócenie żywotności narzędzia. 

Szczególną 

uwagę zwrócono na metodę wprowadzania i wyprowadzania 

narzędzia z elementu obrabianego. W technologii HSM 

wymagane jest stosowanie ukośnych ruchów podczas 

zagłębiania się narzędzia w obrabiany materiał. Można 

to osiągnąć stosując metody „Ramping” i „Helical”. 

background image

To provide the right tool lead-in conditions in both 
“Ramping” and “Helical” conditions the sinking angle 
should be in the range of 1-3 grade [2]. The most 
frequently utilized strategy is that of an approach on a 
line at a tangent to the working surface or tangent arc
(figure 6).

Aby zapewnić odpowiednie prowadzenie narzędzia 

w warunkach zarówno "Ramping" i "Helical" kąt 

pogłębiania narzędzi powinien znajdować się 

w zakresie od 1-3 stopni [2]. Najczęściej 

wykorzystywaną strategią jest podejście w linii 

stycznej do powierzchni roboczej lub łuku stycznego 

(Rys. 6).

background image

Figure 6. 
The tool lead- in 
tangential to 
machined surface.

Rysunek 6. 
Styczne 
wprowadzanie 
narzędzia do 
obrabianej 
powierzchni.

background image

With a high feed rate, rounded internal corners allow for 
faster machining. The inconvenience of the solution is 
that the rest of the material needs to be removed in an 
additional machining cycle (re-machining operation). With 
the very common ‘Along Lines in XY Plane’ strategy, the 
traditional rectangular reverses between successive
parallel tool paths is replaced by curvilinear loops which 
allow the maintenance of a high feed rate.

Z wysoką prędkością posuwu, wewnętrzne zaokrąglanie 

narożników pozwala na szybszą obróbkę. Niedogodnością 

tego rozwiązania jest to, że resztę materiału należy 

usunąć w dodatkowym cyklu obróbki (ponownej obróbce 

skrawaniem). 

Przy zastosowaniu powszechnej metody 

prowadzenia narzędzia wzdłuż płaszczyzny XY, tradycyjne 

prostokątne odcinki toru ruchu w miejscu gdzie narzędzie 

zawraca przechodząc do kolejnej równoległej ścieżki 

zastępuje się odcinkami krzywoliniowymi co pozwala na 

utrzymywanie wysokiej prędkości posuwu. 

background image

With the ‘Constant Z’ machining strategy, the tool path 
follows the workpiece contour on a specified level of the 
Z axis and then descends to the next Z level. This 
strategy provides a constant tool load as the tool 
maintains contact with the workpiece along the whole 
path. Conventionally, the alternative for this strategy is 
milling with ‘Zig Zag’ shape paths but this does cause a 
decrease in the life of the tool as it must leave the 
material and return at the end
of each stroke.

Według strategii obróbki 'Constant z', tor narzędzia 

podąża za konturem obrabianego przedmiotu na 

określonym poziomie osi Z, a następnie schodzi do 

następnego poziomu Z. Strategia ta zapewnia stałe 

obciążenie narzędzia gdy utrzymuje ono kontakt 

z obrabianym przedmiotem wzdłuż całego toru.

Standardowo, alternatywą dla tej strategii jest 

frezowanie "Zig Zag", ale powoduje ona spadek 

w żywotności narzędzia gdy musi ono opuścić materiał 

i wrócić na koniec każdego skoku.

background image

Figure 7. Pocketing operation with ‘Zig Zag’ milling  strategy 
a) traditional rectangular reverses, 
b) with rounded corners – HSM option.

Rysunek 7. Wgłębiająca operacja frezowania strategią "Zig Zag" 
a) tradycyjne prostokątne odcinki toru ruchu w miejscu gdzie narzędzie zawraca przechodząc do kolejnej równoległej ścieżki ,
b) z zaokrąglonymi narożnikami - opcja HSM.

background image

The pocketing operation in the strategy definition chart 
allows for the choice of HSM dedicated options. In the 
case of the ‘Zig Zag’ shape path, rounded corners are 
applied and in ‘Concentric milling’ or ‘Contour parallel 
milling’ an additional transition is generated between tool 
paths (Figures 7 and 8).

Zdefiniowanie metody obróbki kieszeni za pomocą 
diagramu pozwala na wybór specjalnych opcji HSM. 
W przypadku zygzakowatej ścieżki narzędzia stosuje 
się zaokrąglone narożniki, natomiast przy 
frezowaniu o torze narzędzia koncentrycznym lub 
równoległym do zarysu kieszeni tworzone są 
dodatkowe przejścia.(rys. 7 i 8).

background image

Figure 8. Pocketing operation with concentric milling strategy 
a) without rounded corners,
b) with rounded corners – HSM option.

Rysunek 8. Pogłębiające operacje ze strategią 
koncentrycznego frezowania 
a) bez zaokrąglonych narożników,
b) z zaokrąglonymi narożnikami - opcja HSM.

background image

The same options – inserting fillets in sharp corners, 
inserting fillets in the finishing cut, and defining the 
passes between tool paths – can be found by planning 
the facing milling operation using both concentric and 
spiral strategies (figures 9 and 10). Pencil milling moves 
the cutter along the internal corners and it is used for 
removing the remains of material left by the previous 
cycles. In this strategy it is not possible to interfere in the 
tool paths because the finishing cycle is executed in one 
pass.

Te same opcje - wprowadzenie zaokrąglonego przejścia 
w ostrych narożnikach, wprowadzanie zaokrąglonego 
przejścia 
w skrawaniu wykończeniowych i określenie przechodzenia 
między torami narzędzi - można znaleźć poprzez 
planowanie operacji frezowania czołowego przy użyciu 
zarówno koncentrycznej jak 
i spiralnej strategii (rysunki 9 i 10). Ołówek 
Frezarski porusza się wzdłuż naroży wewnętrznych i 
służy do usuwania resztek materiału pozostawionych 
przez poprzednie cykle. W tej strategii nie ma 
możliwości ingerowania w tor narzędzia, ponieważ cykl 
wykończenia jest wykonywany w jednym przebiegu. 

background image

Figure 9: Facing milling with concentric strategy 
a) without soft passes between tool paths,
b) with soft passes between tool paths.

Rysunek 9: Frezowanie czołowe z współbieżną strategią 
a) bez łagodnych przejść pomiędzy torami narzędzi, 
b) z łagodnymi przejściami pomiędzy torami narzędzia.

background image

Beside the wide range of dedicated to HSM machining 
strategy options that can be found in CAD/CAM systems 
the feed rate optimization function is also very useful. 
It allows for the adaptation of the feed rate to the 
changes of tool load. When the tool load is reduced the 
feed rate could increase automatically and a shorter 
machining time would occur.

Oprócz szerokiej gamy poświęconych strategii HSM 

opcji obróbczych, które można znaleźć w systemach 

CAD / CAM optymalizacja funkcji prędkości posuwu 

jest również bardzo przydatna. Pozwala ona na 

dostosowanie prędkości posuwu do zmian obciążenia 

narzędzia. Kiedy obciążenie narzędzia jest 

zredukowane, prędkość posuwu może wzrosnąć 

automatycznie i może pojawić się krótszy czas 

obróbki.

background image

Figure 10. Spiral milling a) without HSM option, b) 
with HSM option.

Rysunek 10. Spirala frezowania 
a) bez opcji HSM, 
b) z opcją HSM.

background image

5. Programming the machining of forging dies
Work to put into practice the high speed machining technology 
for making drop forging dies commenced in 2003 at the 
Poznan University of Technology and the tool shop of the 
company Aesculap Chifa. The aims were to machine the die by 
implementing the new technology, which would shorten the 
working time, reduce the costs and eliminate the handwork. 
The base for preparing the new technology and NC 
programming were two computer stands with CATIA V4 and 
CATIA V5 systems.

5. Programowanie obróbki matryc kowalskich.

Pracę nad zastosowaniem obróbki szybkościowej do 

wytwarzania matryc kowalskich rozpoczęła w 2003 r. 

Politechnika Poznańska oraz sklep narzędziowy firmy 

Aesculap Chifa. Celem była obróbka matrycy przy 

zastosowaniu nowej metody, która skróciłaby czas pracy, 

zredukowała koszty oraz wyeliminowała pracę ręczną. 

Podstawy dla opracowania nowych technologii 

i programów NC były dwa systemy komputerowe CATIA V4 

i CATIA V5.

background image

To eliminate problems (with the surface texture was for 
from adequate and handwork finishing was necessary; 
the tools life was unsatisfactory) all elements of the 
processes that may have influenced the machining 
quality were examined.

Aby wyeliminować problemy (struktura powierzchni 
była daleka od właściwej i konieczna była praca 
ręczna; żywotność narzędzi była niezadowalająca) 
wszystkie elementy tych procesów, które mogły 
wpłynąć na jakość obróbki zostały zbadane. 

background image

Machining operations, strategies and parameters were 
defined using the dialog method in the CATIA V5 CAM 
module. In the rough milling of the die container the 
‘Spiral’ strategy was applied (figure 11). The die draft 
was roughly machined with the ‘Contour Parallel’
strategy (figure 12) and then finally with the ‘Constant Z’.

Operacje obróbcze, strategie i parametry zostały 
określone za pomocą okna dialogowego modułu CATIA 
V5 CAM. We frezowaniu zgrubnym dna matrycy została 
zastosowana metoda "Spiralna" (rysunek 11). 
Pochylenie odlewnicze matrycy  zostało obrobione 
zgrubnie według strategii  "konturowania 
równoległego" (rysunek 12) i obrobione 
wykończeniowo według metody "Constant Z ".

background image

Figure 11. Rough milling 
of the die container

Rysunek 11. Frezowanie 
zgrubne dna matrycy 

Figure 12. Rough milling of 
the die draft

Rysunek12. Frezowanie 
zgrubne odchyleń 
odlewniczych matrycy

background image

The finishing operation was carried out by ‘Along Line in 
XY Plane’ strategy with use of HSM features (Figure 14).
The forging dies were machined on a Deckel Maho DMC 
70V hi-dyn vertical milling centre equipped with a 
electrospindle 30 000 RMP. The machine was controlled 
by a Heidenhein TNC 426 CNC control with a ‘Look 
Ahead’ function.

Operacja wykończeniowa została przeprowadzona przy 
użyciu metody "wzdłuż linii w płaszczyźnie XY " 
z wykorzystaniem funkcji HSM (rysunek 14).
Kucie matrycowe było wykonywane na Maho DMC 70V 
Deckel hi-DYN pionowym Centrum frezarskim 
wyposażonym w elektrowrzeciono 30 000 RMP. Maszyna 
była kontrolowana przez Heidenhein TNC 426 CNC 
z funkcją "Look Ahead" .

background image

Figure 13. 
The rough machining of the 
forming cavity; ‘spiral’ 
milling strategy - option of 
rounding sharp passes for 
HSM

Rysunek 13. Obróbka 
zgrubna metodą 
kształtowania wgłębień; 
strategia 'spiralna' 
frezowania –możliwość 
zaokrąglania ostrych 
przejść dla HSM

background image

Figure 14. 
The finishing operation of 
machining the forming 
cavity; strategy ‘along 
line in XY plane’ - with 
HSM features

Rysunek 14. 
Zakończenie operacji 
metodą kształtowania 
wgłębień; strategia
"Wzdłuż linii w 
płaszczyźnie XY" – 
z funkcji HSM

background image

Figure15. 
The forming die after 
rough milling

Rysunek 15. 
Forma matrycy po 
frezowaniu 
zgrubnym

background image

6. Conclusion
The results obtained indicate the advisability of using 
HSM technology for manufacturing the forging dies. The 
possibilities for improvement in the particular elements 
of the machining process and the positive impact upon 
the final process results were evident. The designers and 
process engineers realized that all the aspects of HSM 
technology that can affect the machining process are of 
great importance in product and process development 
and can eliminate the large majority of process faults.

6. Podsumowanie
Uzyskane wyniki wskazują na celowość stosowania 
technologii HSM do produkcji matryc kowalskich. 
Możliwości poprawy poszczególnych elementów obróbki i 
pozytywny wpływ na wyniki końcowe procesu były 
widoczne. Projektanci i technolodzy zdają sobie 
sprawę, że wszystkie aspekty technologii HSM, które 
mogą wpłynąć na proces obróbczy mają wielkie 
znaczenie w rozwoju produktu i procesu oraz mogą 
wyeliminować zdecydowaną większość usterek 
procesowych.

background image

As a result of the new work organization, the
machining with HSM technology allowed a 35% saving in 
process time and a 25% saving in process costs compared to 
traditional production technology. The basis for the successful 
application of the HSM technology were the advances in 
machine tool technology, controls, cutting tools and CAD/CAM 
systems. Machining strategies in CAD/CAM systems are now 
adopted to the specific requirements of HSM machining and 
are able to ensure the uniform cutting conditions relative to 
speed, tool load, and radial and axial feed.

W wyniku nowej organizacji pracy, obróbka w technologii HSM 
pozwala na 35% oszczędności w czasie procesu i 25% 
oszczędności w kosztach procesu w porównaniu do tradycyjnych 
technologii produkcji. Podstawą udanego zastosowania 
technologii HSM były postępy w Technologii  narzędzi, 
kontroli, narzędzi skrawających i systemów CAD / CAM. 
Obróbka skrawaniem w systemach CAD / CAM jest przystosowana 
do specyficznych wymogów obróbki HSM i jest w stanie 
zapewnić jednolite warunki skrawania w stosunku do 
prędkości, obciążenia narzędzi, promieniowego i osiowego 
posuwu.

background image

References/Literatura
[1] S. ALTMUELLER, S. KNODT, T. HEDWIG. “Issues, Trends and 
Developments in HSM”, Online, World Wide Web page of 
Modern Machine Shop, (http://www.mmsonline.com/articles)
[2] R, FIELD. “High Speed Machining of Dies and Molds”, 
Online, World Wide Web page of Tooling University, 
(http://www.toolingu.com)
[3] M. LOFTUS. “Causes of high-speed machining 
irregularities”, Proceedings of MoldMaking 2002 Conference, 
Communication Technologies Inc, Chicago, USA, 2002, pp. 126 
– 142
[4] U. HEISEL, A. FEINAUER. “Dynamic influence on workpiece 
quality in high speed milling’ , Annals of the CIRP, 48/1/1999, 
pp. 321-324
[5] MARINAC D. “Smart Toolpath for HSM”, Manufacturing 
Engineering, Vol.125 No.5 (11/2000)
[6] V.PATELOUP, E. DUCAND C. LARTIGUE, P. RAY. “Pocketing 
optimization for HSM geometry tool path and interpolation 
mode influence on dynamic machine tool behaviour”, 
Machine Engineering, Vol. 3, No.1/2003, pp. 375-382

background image

Evaluation of team members
The 
article  fits into broadly understood subject area of our activities. 
It presents the principles which we should follow in the HSM design.
It also shows the use of these principles in the manufacture of forging 
dies. Implementation of these principles can be called 
a project, because it has a clear and specific purpose: using this new 
method, which will shorten the work time, reduce costs and eliminate 
handwork. As a result there was reduction of the process time by 
35% and process costs by 25%.

Ocena członków zespołu

Artykuł w bardzo dużym stopniu wpasowuje się 

w dziedzinę szeroko rozumianej tematyki naszych zajęć. 

Zostały w nim przedstawione zasady jakimi powinniśmy 

się kierować w projektowaniu obróbki szybkościowej.

Pokazano również zastosowanie tych zasad w procesie 

wytwarzania matryc kowalskich. Wdrożenie powyższych 

zasad można nazwać projektem, ponieważ miał jasny i 

konkretny cel tzn. zastosowanie nowej metody, która 

skróciłaby czas pracy, zredukowałaby koszty oraz 

wyeliminowałaby pracę ręczną. W efekcie uzyskano 

skrócenie czasu procesu o 35% i zmniejszenie kosztów 

procesu o 25%.


Document Outline