The Higher Education and Research forge

Home My Page Projects Code Snippets Project Openings Complex Surface Machining Optimization
Summary Activity SCM

SCM Repository

2 @article{pessoles_modelling_2012,
3         title = {Modelling and optimising the passage of tangency discontinuities in {NC} linear paths},
4         volume = {58},
5         issn = {0268-3768},
6         doi = {10.1007/s00170-011-3426-z},
7         abstract = {CAM programs can generate cutting tool paths to be used by machining centres. Experience shows that CAM programmed feed rates are rarely achieved in practice during machining, especially when finishing free-form surfaces. These slower feed rates are due to the machines' kinematic capabilities and behaviour of the numerical control (NC). To improve control over the machining process, applications need to be developed to predict the kinematic behaviour of the machines, taking the mechanical characteristics of the axes and NC capacities into account. Various models to simulate tool paths in linear and circular interpolation have been developed and are available in the literature. The present publication will first focus on the use of the polynomial model to simulate the behaviour of the machine when passing through transitions between programmed blocks with tangency discontinuities. Additional features are proposed to ensure enhancement of the match between the model and the machine's behaviour. Analysis of machine behaviour shows that NCs do not always allow the axes to reach maximum performance levels, with an attendant loss in productivity. The present article proposes an optimisation procedure allowing control laws to be defined to reduce time spent in the transition. The contributions made by these optimised control laws are then evaluated, while impediments to their implementation are also considered.},
8         language = {English},
9         number = {5-8},
10         journal = {International Journal of Advanced Manufacturing Technology},
11         author = {Pessoles, Xavier and Redonnet, Jean-Max and Segonds, Stephane and Mousseigne, Michel},
12         month = jan,
13         year = {2012},
14         note = {WOS:000300090100018},
15         keywords = {Constrained non-linear optimisation, curves, Discontinuities between blocks, interpolation scheme, Linear interpolation, Machine tool, machine-tools, nc, optimization, Polynomial transition, speed, time, Tool-path},
16         pages = {631--642}
17 }
19 @article{bedi_toroidal_1997,
20         title = {Toroidal versus ball nose and flat bottom end mills},
21         volume = {13},
22         issn = {0268-3768, 1433-3015},
23         url = {},
24         doi = {10.1007/BF01178252},
25         abstract = {This paper compares the surface roughness along and across the feed directions produced by toroidal, ball nose, and flat bottom end mills. The study is conducted numerically and by cutting tests of aluminium. The results show that the toroidal cutter inherits the merits of the other two cutters; it produces small scallops across the feed direction, and low roughness along the feed direction.},
26         language = {en},
27         number = {5},
28         urldate = {2013-09-26},
29         journal = {The International Journal of Advanced Manufacturing Technology},
30         author = {Bedi, Dr S. and Ismail, F. and Mahjoob, M. J. and Chen, Y.},
31         month = may,
32         year = {1997},
33         keywords = {5-axis machining, Ball end mills, Computer-Aided Engineering (CAD, CAE) and Design, Feed mark, Flat end mills, Industrial and Production Engineering, Mechanical Engineering, Production/Logistics, Scallop height estimation, Toroidal end mill},
34         pages = {326--332},
35         file = {Full Text PDF:/home/mahfoud/Zotero/storage/P8QIQDK7/Bedi et al. - 1997 - Toroidal versus ball nose and flat bottom end mill.pdf:application/pdf}
36 }
38 @article{kim_effect_1994,
39         title = {Effect of cutter mark on surface roughness and scallop height in sculptured surface machining},
40         volume = {26},
41         number = {3},
42         journal = {Computer-Aided Design},
43         author = {Kim, B.H. and Chu, C.N.},
44         month = mar,
45         year = {1994},
46         pages = {179--188}
47 }
49 @article{sheltami_swept_1998,
50         title = {Swept volumes of toroidal cutters using generating curves},
51         volume = {38},
52         number = {7},
53         journal = {International Journal of Machine Tools and Manufacture},
54         author = {Sheltami, Khalid and Bedi, Sanjeev and Ismail, Fathy},
55         month = jul,
56         year = {1998},
57         pages = {855--870}
58 }
60 @article{pessoles_kinematic_2010,
61         title = {Kinematic modelling of a 3-axis {NC} machine tool in linear and circular interpolation},
62         volume = {47},
63         issn = {0268-3768},
64         doi = {10.1007/s00170-009-2236-z},
65         number = {5-8, SI},
66         journal = {The International Journal of Advanced Manufacturing Technology},
67         author = {Pessoles, Xavier and Landon, Yann and Rubio, Walter},
68         month = mar,
69         year = {2010},
70         pages = {639--655}
71 }
73 @article{cho_five-axis_1993,
74         title = {Five-axis {CNC} milling for effective machining of sculptured surfaces},
75         volume = {31},
76         number = {11},
77         journal = {International Journal of Production Research},
78         author = {Cho, H.{\textasciitilde}D. and Jun, Y.{\textasciitilde}T. and Yang, M.{\textasciitilde}Y.},
79         year = {1993},
80         pages = {2559--2573}
81 }
83 @article{djebali_milling_2015,
84         title = {Milling plan optimization with an emergent problem solving approach},
85         volume = {87},
86         issn = {0360-8352},
87         url = {},
88         doi = {10.1016/j.cie.2015.05.025},
89         abstract = {With elaboration of products having the more complex design and good quality, minimize machining time becomes very important. The machining time is assumed, by hypothesis, to be proportional to the paths length crossed by the tool on the surface. The path length depends on the feed direction and the surface topology. To get an optimal feed direction at all points of surface, this study concerns machining with zones of the free-form surfaces on a 3-axis machine tool. In each zone, the variation of the steepest slope direction is lower, total path length is minimized and the feed direction is near the optimal feed direction. To resolve this problem, the Adaptive Multi-Agent System approach is used. Furthermore, a penalty reflecting the displacement of the tool from a zone to another one is taken into account. After several simulations and comparisons with the machining in one zone (what is being done at present), the results obtained present a significant saving about 22\%.},
90         urldate = {2019-05-24},
91         journal = {Computers \& Industrial Engineering},
92         author = {Djebali, Sonia and Perles, Alexandre and Lemouzy, Sylvain and Segonds, Stephane and Rubio, Walter and Redonnet, Jean-Max},
93         month = sep,
94         year = {2015},
95         keywords = {Free-form surface, Machining zones, Emergent problem solving, Mutli-agent algorithm, Path length tool},
96         pages = {506--517},
97         file = {ScienceDirect Full Text PDF:/home/mahfoud/Zotero/storage/KM3AD66I/Djebali et al. - 2015 - Milling plan optimization with an emergent problem.pdf:application/pdf;ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/UJSXYLXU/S036083521500248X.html:text/html}
98 }
100 @article{lasemi_recent_2010,
101         title = {Recent development in {CNC} machining of freeform surfaces: {A} state-of-the-art review},
102         volume = {42},
103         issn = {0010-4485},
104         shorttitle = {Recent development in {CNC} machining of freeform surfaces},
105         url = {},
106         doi = {10.1016/j.cad.2010.04.002},
107         abstract = {Freeform surfaces, also called sculptured surfaces, have been widely used in various engineering applications. Freeform surfaces are primarily manufactured by CNC machining, especially 5-axis CNC machining. Various methodologies and computer tools have been developed in the past to improve efficiency and quality of freeform surface machining. This paper aims at providing a state-of-the-art review on recent research development in CNC machining of freeform surfaces. This review primarily focuses on three aspects in freeform surface machining: tool path generation, tool orientation identification, and tool geometry selection. For each aspect, first concepts, requirements and fundamental research methods are briefly introduced. The major research methodologies developed in the past decade in each aspect are presented with details. Problems and future research directions are also discussed.},
108         number = {7},
109         urldate = {2019-05-24},
110         journal = {Computer-Aided Design},
111         author = {Lasemi, Ali and Xue, Deyi and Gu, Peihua},
112         month = jul,
113         year = {2010},
114         keywords = {5-axis CNC machining, Freeform surface, Tool orientation, Tool parameters, Tool path},
115         pages = {641--654},
116         file = {ScienceDirect Full Text PDF:/home/mahfoud/Zotero/storage/A9WRTWT6/Lasemi et al. - 2010 - Recent development in CNC machining of freeform su.pdf:application/pdf;ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/8Y8BX2TM/S0010448510000631.html:text/html}
119 @article{redonnet_study_2013,
120         title = {Study of the effective cutter radius for end milling of free-form surfaces using a torus milling cutter},
121         volume = {45},
122         issn = {0010-4485},
123         url = {},
124         doi = {10.1016/j.cad.2013.03.002},
125         abstract = {When end milling free-form surfaces using a torus milling cutter, the notion of cutter effective radius is often used to address the procedure for removal of material from a purely geometrical perspective. Using an original analytical approach, the present study establishes a relation enabling the value of this effective radius to be easily computed. The limits of validity of this relation are then discussed and precisely defined. By way of an illustration, an example of how this relation can be used to generate a numerical tool for analysis of the possibilities for machining free-form surfaces on multi-axis machine-tools is also presented.},
126         number = {6},
127         urldate = {2019-05-24},
128         journal = {Computer-Aided Design},
129         author = {Redonnet, Jean-Max and Djebali, Sonia and Segonds, Stéphane and Senatore, Johanna and Rubio, Walter},
130         month = jun,
131         year = {2013},
132         keywords = {CNC machine-tool, Effective tool radius, End-mill, Free-form surface, Swept curve, Toroidal cutter},
133         pages = {951--962},
134         file = {ScienceDirect Full Text PDF:/home/mahfoud/Zotero/storage/PYEMPQ83/Redonnet et al. - 2013 - Study of the effective cutter radius for end milli.pdf:application/pdf;ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/NWLDR3UA/S0010448513000389.html:text/html}
137 @article{roman_three-half_2006,
138         title = {Three-half and half-axis patch-by-patch {NC} machining of sculptured surfaces},
139         volume = {29},
140         issn = {1433-3015},
141         url = {},
142         doi = {10.1007/s00170-005-2553-9},
143         abstract = {Despite the inbuilt advantages offered by five-axis machining, the manufacturing industry has not widely adopted this technology due to the high cost of machines and insufficient support from CAD/CAM systems. Companies are used to three-axis machining and their shop floors are not yet ready for five-axis machining in terms of training and programming. The objective of this research is to develop and implement a machining technique that uses the simplicity of three-axis tool positioning and the flexibility of five-axis tool orientation, to machine sculptured surfaces. This technique, 31212312123{\textbackslash}frac\{1\}\{2\}{\textbackslash}frac\{1\}\{2\}-axis, divides a sculptured surface into patches and then machines each patch using a fixed tool orientation. This paper presents the surface partitioning scheme and the method of selecting an optimum number of sub-divisions along with actual machining experiments. For the example surface utilized in this study, the proposed hybrid method led to shorter machining time compared to traditional three-axis machining and comparable to simultaneous five-axis machining .},
144         language = {en},
145         number = {5},
146         urldate = {2019-05-24},
147         journal = {The International Journal of Advanced Manufacturing Technology},
148         author = {Roman, Armando and Bedi, S. and Ismail, F.},
149         month = jun,
150         year = {2006},
151         keywords = {Five-axis machining, 3+2-axis machining, Surface partitioning
152 sculptured surfaces},
153         pages = {524--531},
154         file = {Springer Full Text PDF:/home/mahfoud/Zotero/storage/BGQCEIVS/Roman et al. - 2006 - Three-half and half-axis patch-by-patch NC machini.pdf:application/pdf}
157 @article{djebali_using_2015,
158         title = {Using the global optimisation methods to minimise the machining path length of the free-form surfaces in three-axis milling},
159         volume = {53},
160         issn = {0020-7543},
161         url = {},
162         doi = {10.1080/00207543.2015.1029648},
163         abstract = {During the machining of free-form surfaces using three-axis numerically controlled machine (NC), several parameters are chosen arbitrary and one of the most important is the feed motion direction. The main objective of this study is to minimise the machining time of complex surfaces while respecting a scallop height criteria. The analytical expression of the machining time is not known and by hypothesis, it is assumed to be proportional to the path length crossed by the cutting tool. This path length depends on the feed direction. To have an optimal feed direction at any point, the surface is divided into zones with low variation of the steepest slope direction. The optimization problem was formulated aiming at minimizing the global path length. Furthermore, a penalty reflecting the time loss due to the movement of the tool from one zone to another one is taken into account. Several heuristics are used to resolve this problem: Clarke and Wrights, Greedy randomized adaptive search procedure, Tabu search and Nearest neighbour search. An example illustrates our work by applying the different heuristics on a test surface. After simulations, the results obtained present a significant saving of paths length of 24\% compared to the machining in one zone.},
164         number = {17},
165         urldate = {2019-05-24},
166         journal = {International Journal of Production Research},
167         author = {Djebali, S. and Segonds, S. and Redonnet, J. M. and Rubio, W.},
168         month = sep,
169         year = {2015},
170         keywords = {free-form surface, global optimisation, machining zones, path length tool, three-axis milling},
171         pages = {5296--5309},
172         file = {Djebali et al. - 2015 - Using the global optimisation methods to minimise .pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/5BDRCBX9/Djebali et al. - 2015 - Using the global optimisation methods to minimise .pdf:application/pdf;Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/73LJ49N3/00207543.2015.html:text/html}
175 @article{mann_generalization_2002,
176         title = {Generalization of the imprint method to general surfaces of revolution for {NC} machining},
177         volume = {34},
178         issn = {0010-4485},
179         url = {},
180         doi = {10.1016/S0010-4485(01)00103-8},
181         abstract = {This paper presents a method of determining the shape of the surface swept by a generalized milling tool that follows a 5-axis tool path for machining curved surfaces. The method is a generalization of an earlier technique for toroidal tools that is based on identifying grazing points on the tool surface. We present a new proof that the points constructed by this earlier method are in fact grazing points, and we show that this previous method can be used to construct grazing points on (and only on) the sphere, the cone, and the torus. We then present a more general method that can compute grazing points on a general surface of revolution. The advantage of both methods is that they use simple, geometric formulas to compute grazing points.},
182         number = {5},
183         urldate = {2019-06-04},
184         journal = {Computer-Aided Design},
185         author = {Mann, Stephen and Bedi, Sanjeev},
186         month = apr,
187         year = {2002},
188         keywords = {Tool path verification, 5-Axis machining, Grazing curves},
189         pages = {373--378},
190         file = {ScienceDirect Full Text PDF:/home/mahfoud/Zotero/storage/DXUEL5BU/Mann et Bedi - 2002 - Generalization of the imprint method to general su.pdf:application/pdf;ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/8EDT66EW/S0010448501001038.html:text/html}
193 @article{roth_surface_2001,
194         title = {Surface swept by a toroidal cutter during 5-axis machining},
195         volume = {33},
196         issn = {0010-4485},
197         url = {},
198         doi = {10.1016/S0010-4485(00)00063-4},
199         abstract = {This paper presents a method of determining the shape of the surface swept by a tool that follows a 5-axis tool path for machining curved surfaces. The method consists of discretising the tool into pseudo-inserts and identifying imprint points using a modified principle of silhouettes. An imprint point exists for each pseudo-insert and the piecewise linear curve connecting them forms an imprint curve for one tool position. A collection of imprint curves is joined to approximate the swept surface. This method is simple to implement and executes rapidly. The method has been verified by comparing predicted results of a 3-axis tool path with analytical results and predicted results of a 5-axis tool path with measurements of a part made with the same tool path.},
200         number = {1},
201         urldate = {2019-06-04},
202         journal = {Computer-Aided Design},
203         author = {Roth, D. and Bedi, S. and Ismail, F. and Mann, S.},
204         month = jan,
205         year = {2001},
206         keywords = {5-axis machining, Imprint curves, Tool path verification},
207         pages = {57--63},
208         file = {ScienceDirect Full Text PDF:/home/mahfoud/Zotero/storage/56LZ9NFR/Roth et al. - 2001 - Surface swept by a toroidal cutter during 5-axis m.pdf:application/pdf;ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/YM2KSCW5/S0010448500000634.html:text/html}
211 @article{wang_efficiency_1987,
212         title = {On the {Efficiency} of {NC} {Tool} {Path} {Planning} for {Face} {Milling} {Operations}},
213         volume = {109},
214         issn = {0022-0817},
215         url = {},
216         doi = {10.1115/1.3187141},
217         number = {4},
218         urldate = {2019-06-04},
219         journal = {Journal of Engineering for Industry},
220         author = {Wang, H. and Chang, H. and Wysk, R. A. and Chandawarkar, A.},
221         month = nov,
222         year = {1987},
223         pages = {370--376},
224         file = {Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/J3AIPNH6/article.html:text/html;Wang et al. - 1987 - On the Efficiency of NC Tool Path Planning for Fac.pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/K7C65HZB/Wang et al. - 1987 - On the Efficiency of NC Tool Path Planning for Fac.pdf:application/pdf}
227 @article{chiou_machining_2002,
228         title = {A machining potential field approach to tool path generation for multi-axis sculptured surface machining},
229         volume = {34},
230         issn = {0010-4485},
231         url = {},
232         doi = {10.1016/S0010-4485(01)00102-6},
233         abstract = {This paper presents a machining potential field (MPF) method to generate tool paths for multi-axis sculptured surface machining. A machining potential field is constructed by considering both the part geometry and the cutter geometry to represent the machining-oriented information on the part surface for machining planning. The largest feasible machining strip width and the optimal cutting direction at a surface point can be found on the constructed machining potential field. The tool paths can be generated by following the optimal cutting direction. Compared to the traditional iso-parametric and iso-planar path generation methods, the generated MPF multi-axis tool paths can achieve better surface finish with shorter machining time. Feasible cutter sizes and cutter orientations can also be determined by using the MPF method. The developed techniques can be used to automate the multi-axis tool path generation and to improve the machining efficiency of sculptured surface machining.},
234         number = {5},
235         urldate = {2019-06-04},
236         journal = {Computer-Aided Design},
237         author = {Chiou, Chuang-Jang and Lee, Yuan-Shin},
238         month = apr,
239         year = {2002},
240         keywords = {Tool path generation, 5-Axis CNC machining, CAD/CAM, Sculptured surface machining},
241         pages = {357--371},
242         file = {ScienceDirect Full Text PDF:/home/mahfoud/Zotero/storage/7T8M7D6X/Chiou et Lee - 2002 - A machining potential field approach to tool path .pdf:application/pdf;ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/5TXBDFNB/S0010448501001026.html:text/html}
245 @article{barnhill_surface/surface_1987,
246         series = {Topics in {CAGD}},
247         title = {Surface/surface intersection},
248         volume = {4},
249         issn = {0167-8396},
250         url = {},
251         doi = {10.1016/0167-8396(87)90020-3},
252         abstract = {Finding the intersection of two surfaces is important for many Computer Aided Design tasks concerned with surface modeling. An adaptive algorithm is developed for finding the intersection curve(s) of pairs of rectangular parametric patches which are continuously differentiable. The balance between robustness and efficiency of the algorithm is controlled by a set of tolerances. A suite of examples concludes the paper.},
253         number = {1},
254         urldate = {2019-06-17},
255         journal = {Computer Aided Geometric Design},
256         author = {Barnhill, R. E. and Farin, G. and Jordan, M. and Piper, B. R.},
257         month = jul,
258         year = {1987},
259         keywords = {geometry, intersection, parametric patches, Surfaces},
260         pages = {3--16},
261         file = {ScienceDirect Full Text PDF:/home/mahfoud/Zotero/storage/ADQDLY9E/Barnhill et al. - 1987 - Surfacesurface intersection.pdf:application/pdf;ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/2B7988DR/0167839687900203.html:text/html}
264 @article{warkentin_five-axis_1996,
265         title = {Five-axis milling of spherical surfaces},
266         volume = {36},
267         issn = {0890-6955},
268         url = {},
269         doi = {10.1016/0890-6955(95)98763-W},
270         abstract = {A new five-axis technique for machining of spherical surfaces with a radiused or flat bottom end mill is presented. The tool path generated by the proposed technique produces scallop free surfaces at a fraction of the time required by conventional milling using a ball nose end mill. The proposed method was verified experimentally on a wrist type and on a tilt-rotary table type five-axis milling machine.},
271         number = {2},
272         urldate = {2019-06-19},
273         journal = {International Journal of Machine Tools and Manufacture},
274         author = {Warkentin, A. and Bedi, S. and Ismail, F.},
275         month = feb,
276         year = {1996},
277         pages = {229--243},
278         file = {ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/3HSUBJ7Z/089069559598763W.html:text/html}
281 @article{vickers_ball-mills_1989,
282         title = {Ball-{Mills} {Versus} {End}-{Mills} for {Curved} {Surface} {Machining}},
283         volume = {111},
284         issn = {1087-1357},
285         url = {},
286         doi = {10.1115/1.3188728},
287         abstract = {The use of end-mills for machining low curvature surfaces is examined in relation to the more popular ball-mills. End-mills are shown to give a better match to the required surface geometry and hence reduce the number of surface passes required. They also have a much better efficiency of material removal and longer tool life. It is shown that the use of end-mills for curved surface work can typically reduce the overall cutting time by a factor of twenty-four.},
288         number = {1},
289         urldate = {2019-06-19},
290         journal = {Journal of Engineering for Industry},
291         author = {Vickers, G. W. and Quan, K. W.},
292         month = feb,
293         year = {1989},
294         pages = {22--26},
295         file = {Vickers et Quan - 1989 - Ball-Mills Versus End-Mills for Curved Surface Mac.pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/CW5MNZDI/Vickers et Quan - 1989 - Ball-Mills Versus End-Mills for Curved Surface Mac.pdf:application/pdf}
298 @phdthesis{redonnet_etude_1999,
299         type = {thesis},
300         title = {Etude globale du positionnement d'un outil pour l'usinage de surfaces gauches sur machines cinq axes et generation de trajectoires},
301         url = {},
302         abstract = {Cette these a pour objet la definition de procedures destinees a ameliorer les techniques d'usinage des surfaces gauches sur machine-outil a commande numerique 5 axes. L'objectif est donc de mettre au point des algorithmes permettant d'obtenir le meilleur compromis entre precision de la surface usinee et productivite. Les criteres retenus sont donc la precision de la surface usinee, le temps d'usinage et le temps de calcul. Le premier chapitre presente une etude bibliographique commentee des technologies existantes. Une analyse detaillee des differentes procedures concernant les technologies d'usinage en roulant, d'usinage en bout et les problemes lies a la visibilite des surfaces permet d'orienter les axes de recherche a developper. Dans le deuxieme chapitre une nouvelle methodologie pour l'usinage en roulant des surfaces gauches est proposee. Cette methodologie est basee sur un positionnement ameliore d'un outil cylindrique ou conique pour l'usinage des surfaces reglees et sur une procedure de determination de l'outil optimal. Ce nouveau positionnement permet notamment de reduire considerablement l'interference qui peut survenir des lors que la surface n'est pas developpable. Le troisieme et dernier chapitre est consacre a l'etude de l'usinage en bout. Diverses methodes pour le calcul de la hauteur de crete sont presentees dans un premier temps. Des procedures d'optimisation du positionnement de l'outil sur une surface gauche pour les phases d'ebauche et de finition sont ensuite proposees. Ces nouvelles procedures de positionnement de l'outil permettent d'obtenir le meilleur compromis entre precision de la surface usinee et temps de calcul. La mise en place de ces differents algorithmes permet la definition d'une strategie globale d'usinage en bout des surfaces gauches. Tous les developpements presentes ont etes mis au point dans l'optique d'une implementation dans un logiciel de type cfao.},
303         urldate = {2019-06-19},
304         school = {Toulouse 3},
305         author = {Redonnet, Jean-Max},
306         month = jan,
307         year = {1999},
308         keywords = {Sciences appliquées},
309         file = {Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/INZCQMRA/1999TOU30008.html:text/html}
312 @article{griffiths_toolpath_1994,
313         title = {Toolpath based on {Hilbert}'s curve},
314         volume = {26},
315         issn = {0010-4485},
316         url = {},
317         doi = {10.1016/0010-4485(94)90098-1},
318         abstract = {An algorithm for generating a toolpath for a milling machine is described. The approach to its design was interdisciplinary. The algorithm contains ideas from computer graphics and mathematics, rather than mechanical engineering alone. An artefact described by any set of curved surfaces is carved out of a workpiece in two stages. Horizontal slices are removed to reveal the roughly cut artefact, and a final pass cuts the artefact to within a preset tolerance. The toolpath might seem to be needlessly convoluted, but it has substantial advantages over less sophisticated paths. Its local complexity adapts automatically to the local complexity of the artefact, so that more attention is concentrated on those parts of the artefact which require it. At the roughing out stage, the path efficiently skips over completely worked areas without retracing them with each new horizontal slice. The path minimizes the amount of tool movement which does not cut material, and minimizes the number of occassions on which the tool reenters the material. A prototype system has been developed to demonstrate that the new approach is viable.},
319         number = {11},
320         urldate = {2019-06-20},
321         journal = {Computer-Aided Design},
322         author = {Griffiths, J. G.},
323         month = nov,
324         year = {1994},
325         keywords = {cutters, machining, toolpaths},
326         pages = {839--844},
327         file = {ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/HD45LKAL/0010448594900981.html:text/html}
330 @article{keun_choi_tool_2007,
331         title = {Tool path generation and {3D} tolerance analysis for free-form surfaces},
332         volume = {47},
333         doi = {10.1016/j.ijmachtools.2006.04.014},
334         abstract = {This dissertation focuses on developing algorithms that generate tool paths for free-form surfaces based on accuracy of desired manufactured part. A manufacturing part is represented by mathematical curves and surfaces. Using the mathematical representation of the manufacturing part, we generate reliable and near optimal tool paths as well as cutter location (CL) data file for postprocessing. This algorithm includes two components. First is the forward-step function which determines maximum distance called forward- step between two cutter contact (CC) points with given tolerance. This function is independent of the surface type and is applicable to all continuous parametric surfaces that are twice differentiable. The second component is the side-step function which determines maximum distance called side-step between two adjacent tool paths with a given scallop height. This algorithm reduces manufacturing and computing time as well as the CC points while keeping the given tolerance and scallop height in the tool paths. Several parts, for which the CC points are generated using the proposed algorithm, are machined using a three axes milling machine. As part of the validation process, the tool paths generated during machining are analyzed to compare the machined part and the desired part.},
335         journal = {International Journal of Machine Tools and Manufacture},
336         author = {Keun Choi, Young},
337         month = mar,
338         year = {2007},
339         file = {Keun Choi - 2007 - Tool path generation and 3D tolerance analysis for.pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/RTN87EJW/Keun Choi - 2007 - Tool path generation and 3D tolerance analysis for.pdf:application/pdf}
342 @article{park_tool-path_2000,
343         title = {Tool-path planning for direction-parallel area milling},
344         volume = {32},
345         issn = {0010-4485},
346         url = {},
347         doi = {10.1016/S0010-4485(99)00080-9},
348         abstract = {Presented in the paper is a tool-path planning algorithm for direction-parallel area milling consisting of three modules: (1) finding the optimal inclination; (2) calculating and storing tool-path elements; and (3) tool-path linking. For the optimal inclination, we suggest an algorithm that selects an inclination by reflecting the shape of the machining area as well as the tool-path interval. We make use of the concept of a monotone chain and the plane-sweep paradigm to calculate the tool-path elements. The concept of a monotone chain brings clarity and tight-time complexity to the proposed algorithm. The tool-path linking problem is modeled as a TPE-Net (tool-path element net) traversing problem. For the two direction-parallel milling topologies, one-way and zigzag, tool-path linking algorithms are proposed. Empirical tests show that the proposed algorithm fulfils its requirements.},
349         number = {1},
350         urldate = {2019-07-11},
351         journal = {Computer-Aided Design},
352         author = {Park, S. C. and Choi, B. K.},
353         month = jan,
354         year = {2000},
355         keywords = {Direction-parallel area milling, One-way, Tool-path planning, Zigzag},
356         pages = {17--25},
357         file = {ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/AQMPET9J/S0010448599000809.html:text/html}
360 @article{park_tool-path_2003,
361         title = {Tool-path generation for {Z}-constant contour machining},
362         volume = {35},
363         issn = {0010-4485},
364         url = {},
365         doi = {10.1016/S0010-4485(01)00173-7},
366         abstract = {For the Z-constant contour machining, a tool-path generation procedure is presented. The suggested procedure consists of two parts; (1) calculating the contours (tool-path-elements) by slicing the CL-surface with horizontal planes and (2) generating a tool-path by linking the contours. For the slicing algorithm, two algorithms are suggested, one is to slice a triangular mesh and the other is for a Z-map model. The second part, the linking problem, is approached from the technological requirements, such as considering the machining constraints among the tool-path-elements, minimizing the tool-path length and reflecting the oneway/zigzag linking options. To simplify the linking problem, we develop a data structure, called a TPE-net, providing information on the machining constraints among the tool-path-elements. By making use of the TPE-net, the tool-path linking problem becomes a touring problem so that every node has been traversed.},
367         number = {1},
368         urldate = {2019-07-11},
369         journal = {Computer-Aided Design},
370         author = {Park, Sang C.},
371         month = jan,
372         year = {2003},
373         keywords = {-map, Contour, Linking, Slicing, Tool-path generation, Triangular mesh},
374         pages = {27--36},
375         file = {ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/PLG96KLP/S0010448501001737.html:text/html}
378 @article{lazoglu_tool_2009,
379         title = {Tool path optimization for free form surface machining},
380         volume = {58},
381         issn = {0007-8506},
382         url = {},
383         doi = {10.1016/j.cirp.2009.03.054},
384         abstract = {This article presents a novel approach to generate optimized tool paths for free form surfaces that are commonly used in automotive, aerospace, biomedical, home appliance manufacturing and die/mold industries. The developed tool path optimization approach can handle various objectives under multiple constraints. Due to anisotropic geometry of free form surfaces, tool paths become one of the most critical factors for determining cutting forces. Here, the concept of force-minimal tool path generation is introduced and demonstrated for free form surfaces. Nowadays, process planning engineers must select the tool paths only from a set of ordinary tool paths available in CAM systems. These standard tool paths available in CAM systems are generated based on geometric computations only, not considering mechanics of processes, and most often these paths are away being optimum for free form surfaces. Here, a new methodology is introduced the first time for generating the tool paths based on process mechanics for globally minimizing the cutting forces for any given free form surface.},
385         number = {1},
386         urldate = {2019-07-11},
387         journal = {CIRP Annals},
388         author = {Lazoglu, I. and Manav, C. and Murtezaoglu, Y.},
389         month = jan,
390         year = {2009},
391         keywords = {Milling, Computer aided manufacturing (CAM), Simulation},
392         pages = {101--104},
393         file = {Lazoglu et al. - 2009 - Tool path optimization for free form surface machi.pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/IXWLRKH6/Lazoglu et al. - 2009 - Tool path optimization for free form surface machi.pdf:application/pdf;ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/KWIMVY8U/S0007850609000511.html:text/html}
396 @article{makhanov_optimization_2007,
397         series = {Applied {Scientific} {Computing}: {Advanced} {Grid} {Generation}, {Approximation} and {Simulation}},
398         title = {Optimization and correction of the tool path of the five-axis milling machine: {Part} 1. {Spatial} optimization},
399         volume = {75},
400         issn = {0378-4754},
401         shorttitle = {Optimization and correction of the tool path of the five-axis milling machine},
402         url = {},
403         doi = {10.1016/j.matcom.2006.12.009},
404         abstract = {We introduce three algorithms for optimization of a tool path of a numerically controlled five-axis milling machine. The unifying idea is a flexible geometric structure which adapts itself to a certain cost function defined on the required part surface. Algorithm 1 is based on the variational grid generation, Algorithm 2 is based on a new modification of the space filling curves techniques. Algorithm 3 is based on construction of vector fields composed of optimal cutting directions. The algorithms verified by numerical experiments as well as by practical machining display a priority with the reference to the standard methods.},
405         number = {5},
406         urldate = {2019-07-11},
407         journal = {Mathematics and Computers in Simulation},
408         author = {Makhanov, Stanislav},
409         month = sep,
410         year = {2007},
411         keywords = {CAD/CAM, Optimization, Milling machines, NC-programming},
412         pages = {210--230},
413         file = {Makhanov - 2007 - Optimization and correction of the tool path of th.pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/66DXE4MG/Makhanov - 2007 - Optimization and correction of the tool path of th.pdf:application/pdf;ScienceDirect Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/47EZGXVT/S0378475406003375.html:text/html}
416 @article{blackmore_analysis_1992,
417         title = {Analysis of {Swept} {Volume} via {Lie} {Groups} and {Differential} {Equations}},
418         volume = {11},
419         issn = {0278-3649},
420         url = {},
421         doi = {10.1177/027836499201100602},
422         abstract = {The development of useful mathematical techniques for an alyzing swept volumes, together with efficient means of im plementing these methods to produce serviceable models, has important applications to numerically controlled (NC) machin ing, robotics, and motion planning, as well as other areas of automation. In this article a novel approach to swept volumes is delineated—one that fully exploits the intrinsic geometric and group theoretical structure of Euclidean motions in or der to formulate the problem in the context of Lie groups and differential equations., Precise definitions of sweep and swept volume are given that lead naturally to an associated ordinary differential equation. This sweep differential equation is then shown to be related to the Lie group structure of Euclidean motions and to generate trajectories that completely determine the geometry of swept volumes., It is demonstrated that the notion of a sweep differential equation leads to criteria that provide useful insights concern ing the geometric and topologic features of swept volumes. Several new results characterizing swept volumes are obtained. For example, a number of simple properties that guarantee that the swept volume is a Cartesian product of elementary mani folds are identified. The criteria obtained may be readily tested with the aid of a computer.},
423         language = {en},
424         number = {6},
425         urldate = {2019-07-24},
426         journal = {The International Journal of Robotics Research},
427         author = {Blackmore, Denis and Leu, M.C.},
428         month = dec,
429         year = {1992},
430         pages = {516--537},
431         file = {SAGE PDF Full Text:/home/mahfoud/Zotero/storage/NXPUV9CX/Blackmore et Leu - 1992 - Analysis of Swept Volume via Lie Groups and Differ.pdf:application/pdf}
434 @article{liu_tool_2015,
435         title = {A tool path generation method for freeform surface machining by introducing the tensor property of machining strip width},
436         volume = {66},
437         issn = {0010-4485},
438         url = {},
439         doi = {10.1016/j.cad.2015.03.003},
440         abstract = {Due to the complexity of geometry, the feed direction with maximal machining strip width usually varies among different regions over a freeform surface or a shell of surfaces. However, in most traditional tool path generation methods, the surface is treated as one machining region thus only local optimisation might be achieved. This paper presents a new region-based tool path generation method. To achieve the full effect of the optimal feed direction, a surface is divided into several sub-surface regions before tool path computation. Different from the scalar field representation of the machining strip width, a rank-two tensor field is derived to evaluate the machining strip width using ball end mill. The continuous tensor field is able to represent the machining strip widths in all feed directions at each cutter contact point, except at the boundaries between sub-regions. Critical points where the tensor field is discontinuous are defined and classified. By applying critical points in the freeform surface as the start for constructing inside boundaries, the surface could be accurately divided to such that each region contain continuous distribution of feed directions with maximal machining strip width. As a result, tool paths are generated in each sub-surface separately to achieve better machining efficiency. The proposed method was tested using two freeform surfaces and the comparison to several leading existing tool path generation methods is also provided.},
441         urldate = {2019-09-07},
442         journal = {Computer-Aided Design},
443         author = {Liu, Xu and Li, Yingguang and Ma, Sibo and Lee, Chen-han},
444         month = sep,
445         year = {2015},
446         keywords = {Tool path, Ball end mill, Freeform surface machining, Machining strip width, Surface subdivision, Tensor},
447         pages = {1--13},
448         file = {Liu et al. - 2015 - A tool path generation method for freeform surface.pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/2JUVUVWG/Liu et al. - 2015 - A tool path generation method for freeform surface.pdf:application/pdf}
451 @article{kumazawa_preferred_2015,
452         title = {Preferred feed direction field: {A} new tool path generation method for efficient sculptured surface machining},
453         volume = {67-68},
454         issn = {0010-4485},
455         shorttitle = {Preferred feed direction field},
456         url = {},
457         doi = {10.1016/j.cad.2015.04.011},
458         abstract = {This paper presents a new method to generate efficient ball-end milling tool paths for three-axis sculptured surface machining. The fundamental principle of the presented method is to generate the tool paths according to a preferred feed direction (PFD) field derived from the surface to be machined. The PFD at any point on the surface is the feed direction that maximizes the machining strip width. Theoretically, tool paths that always follow the direction of maximum machining strip width at every cutter contact point on the surface would result in shorter overall tool path length. Unfortunately, overlaps of adjacent machining strips commonly exist for tool paths that follow the preferred directions exactly. Such redundant machining can be reduced by iso-scallop tool paths. Nonetheless, iso-scallop tool paths do not in general follow the preferred feed directions. To improve machining efficiency via generating short overall tool path length, the presented method analyzes the PFD field of the surface and segments the surface into distinct regions by identifying the degenerate points and forming their separatrices. The resulting segmented regions are characterized by similar PFD’s and iso-scallop tool paths are then generated for each region to mitigate redundant machining. The developed method has been validated with numerous case studies. The results have shown that the generated tool paths consistently have shorter overall length than those generated by the existing methods.},
459         urldate = {2019-09-07},
460         journal = {Computer-Aided Design},
461         author = {Kumazawa, Guillermo H. and Feng, Hsi-Yung and Barakchi Fard, M. Javad},
462         month = oct,
463         year = {2015},
464         keywords = {Sculptured surface, Machining efficiency, Ball-end milling, Iso-scallop tool paths, Preferred feed direction, Tensor field},
465         pages = {1--12},
466         file = {Kumazawa et al. - 2015 - Preferred feed direction field A new tool path ge.pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/HGU5MJ7R/Kumazawa et al. - 2015 - Preferred feed direction field A new tool path ge.pdf:application/pdf}
469 @article{beudaert_maximum_nodate,
470         title = {Maximum {Feedrate} {Interpolator} for {Multi}-axis {CNC} {Machining} with {Jerk} {Constraints}},
471         abstract = {A key role of the CNC is to perform the feedrate interpolation which means to generate the setpoints for each machine tool axis. The aim of the VPOp algorithm is to make maximum use of the machine tool respecting both tangential and axis jerk on rotary and linear axes.},
472         language = {en},
473         author = {Beudaert, Xavier and Lavernhe, Sylvain and Tournier, Christophe},
474         pages = {7},
475         file = {Beudaert et al. - Maximum Feedrate Interpolator for Multi-axis CNC M.pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/J6CAGQBP/Beudaert et al. - Maximum Feedrate Interpolator for Multi-axis CNC M.pdf:application/pdf}
478 @article{abdi_principal_2010,
479         title = {Principal component analysis},
480         volume = {2},
481         copyright = {Copyright © 2010 John Wiley \& Sons, Inc.},
482         issn = {1939-0068},
483         url = {},
484         doi = {10.1002/wics.101},
485         abstract = {Principal component analysis (PCA) is a multivariate technique that analyzes a data table in which observations are described by several inter-correlated quantitative dependent variables. Its goal is to extract the important information from the table, to represent it as a set of new orthogonal variables called principal components, and to display the pattern of similarity of the observations and of the variables as points in maps. The quality of the PCA model can be evaluated using cross-validation techniques such as the bootstrap and the jackknife. PCA can be generalized as correspondence analysis (CA) in order to handle qualitative variables and as multiple factor analysis (MFA) in order to handle heterogeneous sets of variables. Mathematically, PCA depends upon the eigen-decomposition of positive semi-definite matrices and upon the singular value decomposition (SVD) of rectangular matrices. Copyright © 2010 John Wiley \& Sons, Inc. This article is categorized under: Statistical and Graphical Methods of Data Analysis {\textgreater} Multivariate Analysis Statistical and Graphical Methods of Data Analysis {\textgreater} Dimension Reduction},
486         language = {en},
487         number = {4},
488         urldate = {2019-11-08},
489         journal = {Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics},
490         author = {Abdi, Hervé and Williams, Lynne J.},
491         year = {2010},
492         keywords = {bilinear decomposition, factor scores and loadings, multiple factor analysis, RESS PRESS, singular and eigen value decomposition},
493         pages = {433--459},
494         file = {Abdi et Williams - 2010 - Principal component analysis.pdf:/home/mahfoud/Zotero/storage/XEWNWHSM/Abdi et Williams - 2010 - Principal component analysis.pdf:application/pdf;Snapshot:/home/mahfoud/Zotero/storage/WFM6FLNF/wics.html:text/html}