Among the applications of Abrasive Waterjet (AWJ) Machining, turning with AWJ has been a focus point for the researches thanks to its capability of machining a wide range of materials, easily adapting to their mechanical properties. The core idea of using AWJ turning(AWJT) process as a possible replacement of conventional turning process came from the compatibility of AWJT to machine materials that are less hard than the tool, which is the abrasive particle in the jet. Nonetheless, while conventional turning allows users to exactly determine the final diameter of the workpiece based on rigid tool location respect to workpiece, this is still not the case with AWJT. The jet deflection phenomenon is one of the main causes to the larger workpiece final diameter than the ideal target diameter. The predetermination of the final workpiece diameter necessitates measuring the jet deflection. This research work is focused on two main achievements. Firstly, a novel on-line measurement methodology of the 3D deflection of the AWJ is developed by the contemporary use of two cameras and a dedicated automatic image processing routine. Then, an empirical model is developed, to use for the prediction of the machining process performance of Al 2024 alloy. The obtained results form the base of a future study of an on-line monitoring and closed loop control algorithm on the AWJT dedicated machine.

Tra le applicazioni di Abrasive Waterjet (AWJ) Machining, la tornitura tramite AWJ è stato un punto focale per le ricerca grazie alla sua capacità di lavorare una vasta gamma di materiali, adattandosi facilmente alle loro proprietà meccaniche. L'idea dell'utilizzo del processo di tornitura tramite AWJ (AWJT) come possibile alternativa al processo di tornitura convenzionale deriva dalla capacità dell’AWJT di lavorare materiali meno duri dell’utensile, ovvero la particella abrasiva nel getto d’acqua ad alta pressione. Tuttavia, mentre la tornitura convenzionale consente agli utenti di determinare esattamente il diametro finale del pezzo in base al posizionamento relativo di utensile e pezzo stesso, questo non è ancora possibile con la tecnologia AWJT. Il fenomeno della deflessione del getto è una delle cause principali della differenza tra diametro finale e diametro obiettivo ideale del pezzo. La predeterminazione del diametro finale del pezzo richiede la misurazione della deflessione del getto. Questo lavoro di ricerca si concentra su due principali risultati. In primo luogo, viene sviluppata una nuova metodologia di misurazione on-line della deflessione 3D dell'AWJ tramite l’uso contemporaneo di due telecamere e sfruttando degli algoritmi di image processing. Quindi, è stato successivamente sviluppato un modello empirico, da utilizzare per la previsione delle performance del processo di lavorazione della lega Al 2024. I risultati ottenuti costituiscono la base per un futuro studio di un algoritmo di monitoraggio on-line e controllo ad anello chiuso sulla macchina dedicata AWJT.

Abrasive waterjet turning 3D jet deflection analysis for process performance prediction

KILINÇ, HANDE ESRA
2018/2019

Abstract

Among the applications of Abrasive Waterjet (AWJ) Machining, turning with AWJ has been a focus point for the researches thanks to its capability of machining a wide range of materials, easily adapting to their mechanical properties. The core idea of using AWJ turning(AWJT) process as a possible replacement of conventional turning process came from the compatibility of AWJT to machine materials that are less hard than the tool, which is the abrasive particle in the jet. Nonetheless, while conventional turning allows users to exactly determine the final diameter of the workpiece based on rigid tool location respect to workpiece, this is still not the case with AWJT. The jet deflection phenomenon is one of the main causes to the larger workpiece final diameter than the ideal target diameter. The predetermination of the final workpiece diameter necessitates measuring the jet deflection. This research work is focused on two main achievements. Firstly, a novel on-line measurement methodology of the 3D deflection of the AWJ is developed by the contemporary use of two cameras and a dedicated automatic image processing routine. Then, an empirical model is developed, to use for the prediction of the machining process performance of Al 2024 alloy. The obtained results form the base of a future study of an on-line monitoring and closed loop control algorithm on the AWJT dedicated machine.
VIGANO, FRANCESCO
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
16-apr-2019
2018/2019
Tra le applicazioni di Abrasive Waterjet (AWJ) Machining, la tornitura tramite AWJ è stato un punto focale per le ricerca grazie alla sua capacità di lavorare una vasta gamma di materiali, adattandosi facilmente alle loro proprietà meccaniche. L'idea dell'utilizzo del processo di tornitura tramite AWJ (AWJT) come possibile alternativa al processo di tornitura convenzionale deriva dalla capacità dell’AWJT di lavorare materiali meno duri dell’utensile, ovvero la particella abrasiva nel getto d’acqua ad alta pressione. Tuttavia, mentre la tornitura convenzionale consente agli utenti di determinare esattamente il diametro finale del pezzo in base al posizionamento relativo di utensile e pezzo stesso, questo non è ancora possibile con la tecnologia AWJT. Il fenomeno della deflessione del getto è una delle cause principali della differenza tra diametro finale e diametro obiettivo ideale del pezzo. La predeterminazione del diametro finale del pezzo richiede la misurazione della deflessione del getto. Questo lavoro di ricerca si concentra su due principali risultati. In primo luogo, viene sviluppata una nuova metodologia di misurazione on-line della deflessione 3D dell'AWJ tramite l’uso contemporaneo di due telecamere e sfruttando degli algoritmi di image processing. Quindi, è stato successivamente sviluppato un modello empirico, da utilizzare per la previsione delle performance del processo di lavorazione della lega Al 2024. I risultati ottenuti costituiscono la base per un futuro studio di un algoritmo di monitoraggio on-line e controllo ad anello chiuso sulla macchina dedicata AWJT.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/146148