Optimized Network for Detecting Burr-Breakage in Images of Milling Workpieces

[EN] Quality standards fulfilment is an essential task in manufacturing processes that involves high costs. One target is to avoid the presence of burrs in the edge of machine workpieces, which reduce the quality of the products. Furthermore, they are not easily removed since the part can even be damaged. In this paper, we propose an optimized Convolutional Neural Network, to detect the presence of burrs in images of milling parts. Its design is focused on the optimization of classification (accuracy) and performance metrics (training time and number of trainable parameters). The proposed architecture identifies burrs with a 91.16\% accuracy in the test set, outperforming existing models as EfficientNetB0. It also reduces the number of trainable parameters from other models as AlexNet by 1.5 million. The prediction process just takes 48.39 milliseconds per image. Finally, in order to check if the model gets a high activation in the region of interest, a visual explanation of the model is also carried out by using Gradient-weighted Class Activation Mapping.S

Intelligent machining methods for Ti6Al4V: a review

Digital manufacturing is a necessity to establishing a roadmap for the future manufacturing systems projected for the fourth industrial revolution. Intelligent features such as behavior prediction, decision- making abilities, and failure detection can be integrated into machining systems with computational methods and intelligent algorithms. This review reports on techniques for Ti6Al4V machining process modeling, among them numerical modeling with finite element method (FEM) and artificial intelligence- based models using artificial neural networks (ANN) and fuzzy logic (FL). These methods are intrinsically intelligent due to their ability to predict machining response variables. In the context of this review, digital image processing (DIP) emerges as a technique to analyze and quantify the machining response (digitization) in the real machining process, often used to validate and (or) introduce data in the modeling techniques enumerated above. The widespread use of these techniques in the future will be crucial for the development of the forthcoming machining systems as they provide data about the machining process, allow its interpretation and quantification in terms of useful information for process modelling and optimization, which will create machining systems less dependent on direct human intervention.publishe

Study and characterisation of surface integrity modification after ultrasonic vibration-assisted ball burnishing

Tesi en modalitat de cotutela: Universitat Politècnica de Catalunya i Université Toulouse III Paul Sabatier. Aplicat embargament des de la data de defensa fins a gener de 2020Premi extraordinari doctorat UPC curs 2017-2018. Àmbit d’Enginyeria IndustrialThis dissertation is an experimental research project into the mechanical effects of the ultrasonic vibration-assisted ball burnishing process on the surface integrity of surfaces machined through ball-end milling. Due to the lack of commercial tools able to perform this process, the study includes firstly the design and characterization of a prototype to that effect. An experimental analysis is then undertaken, applying the process to AISI 1038 and Ti-6Al-4V surfaces of high industrial and aeronautical value. The experimental campaign is designed based on a Taguchi orthogonal array that includes five factors, namely: preload, number of passes, feed velocity, strategy and initial surface texture. Results are analyzed in terms of topological characteristics, residual stress and hardness, in order to identify and understand the impact of process parameters on surface integrity, to define the best parameters for performing the process and to assess the positive effects caused by the introduction of vibrations as a means of assistance. Results reveal that the initial texture is the most influential parameter on all outcomes. Texture results show that the vibrations can enhance the roughness and texture results, as long as they have sufficient low initial amplitude. Furthermore, only the preload and number of passes influence the results, with a pair of values being found in all cases that serve a threshold from which further plastic strain is detrimental for the final surface topology. In terms of residual stress, all parameters are influential in the results, especially the burnishing strategy, through which a certain component of the residual stress tensor can be adequately reinforced. Finally, the burnishing operation proves to modify the hardness of deep layers down to 0.5 mm, applying the vibration-assisted process. .e main conclusion is that the optimal parameters for performing the process are different with regards to the optimization objective. Some useful combinations are proposed for performing the process depending on the desired targetEsta tesis es un estudio experimental que versa sobre los efectos del proceso de bruñido con bola asistido por vibraciones ultrasónicas sobre la integridad superficial de superficies mecanizadas mediante fresa hemisférica. Dada la indisponibilidad de herramientas comerciales capaces de efectuar este proceso, el estudio incluye en primer lugar el diseño y caracterización de un prototipo a tal efecto. Posteriormente, se realiza un análisis experimental aplicando el proceso sobre superficies de dos aleaciones de interés industrial y aeronáutico, AISI 1038 y Ti-6Al-4V, siguiendo un diseño de experimentos fraccionario basado en una matriz ortogonal de Taguchi. Para ello, cinco factores son incluidos en el modelo, a saber: la precarga, el número de pasadas, la velocidad de avance, la estrategia de bruñido, y la textura de la superficie de partida. Los resultados se evalúan en términos de textura, tensiones residuales y dureza, para identificar y comprender el impacto de este proceso y de sus parámetros de operación sobre la integridad superficial, para definir los mejores parámetros a aplicar para cada material, y con el fin de evaluar los efectos positivos provocados por la introducción de las vibraciones como medio de asistencia. Los resultados revelan que la textura inicial es el parámetro que define en mayor medida el estado de las superficies finales. Los resultados de textura evidencian que las vibraciones pueden mejorar en mayor medida la topología de las superficies objetivo, siempre que éstas sean suficientemente finas. Además, sólo la precarga y el número de pasadas influyen en el resultado, encontrando en todo caso un par de valores limítrofe a partir del cual las superficies se ven dañadas. Los resultados de tensiones residuales muestran que todos los parámetros son influyentes en el resultado final, especialmente la estrategia de bruñido, con la que puede modificarse la dirección preferencial del tensor de tensiones superficial. Finalmente, el bruñido demuestra modificar la dureza positivamente hasta capas de aproximadamente 0,5 mm, aplicando el proceso asistido con vibraciones. Se concluye que los parámetros óptimos de proceso son diferentes en función del objetivo de optimización, y deben definirse en base a dos variables de partida: el material objetivo y la textura que éste presenta antes del proceso.Cette thèse étudie les effets du processus de brunissage à bille assisté par vibrations ultrasoniques sur l’intégrité surface des surfaces usinées par fraisage hémisphérique. Compte tenu de l’inexistence d’outils commerciaux capables de réaliser ce processus, l’étude débute par la conception et la caractérisation d’un prototype capable de l’exécuter. Par la suite, une analyse expérimentale est menée, en utilisant le procédé sur les surfaces de deux alliages d’intérêt industriel et aéronautique, AISI 1038 et Ti- 6Al-4V. Pour cela, un plan d’expériences est elaboré à base d’une matrice orthogonale Taguchi. Cinq facteurs sont inclus dans le modèle : la précharge, le nombre de passes, la vitesse d’avance, la stratégie de brunissage et la texture initiale de la surface préalablement usinée. Les résultats sont évalués en termes de texture finale, de contrainte résiduelle et de dureté, pour identifier et comprendre l’impact de ce procédé et des paramètres opératoires sur l’intégrité de surface, pour définir les meilleurs paramètres à appliquer pour chaque matériau, et pour évaluer les effets positifs provoqués par l’introduction de vibrations comme moyen d’assistance. Pour cela, la notion d’intégrité de surface est rappelée, voire redéfinie dans le cas de la texture de surface. En effet, les critères classiquement utilisés se révèlent inaptes à caractériser les surfaces obtenues, et une nouvelle méthodologie d’analyse des topologies de surface est proposée. Les résultats obtenus suite à la réalisation du plan d’expériences révèlent que la texture initiale est le paramètre prépondérant. Les résultats de la topologie de surface montrent que les vibrations peuvent améliorer la rugosité et la texture des surfaces dans la mesure où l’état de surface initial est sufisamment fin. Ensuite, seule la précharge et le nombre de passes influencent le résultat, avec, dans tous les cas, un couple de valeurs limites à partir desquelles les surfaces sont endommagées. Les résultats des contraintes résiduelles montrent que tous les paramètres influent sur le résultat final, en particulier la stratégie de brunissage, avec laquelle la direction préférentielle du tenseur de la contrainte superficielle peut être modifiée. Enfin, le brunissage montre une modification positive de la dureté à des couches d’environ 0,5 mm en appliquant le processus assisté avec vibrations. Nous concluons que les paramètres de processus optimaux sont diférents en fonction de l’objectif d’optimisation, et que certaines combinaisons peuvent être utiles en fonction de ces objectifs.Aquesta tesi és un estudi experimental que tracta sobre els efectes del procés de brunyit amb bola assistit per vibracions ultrasòniques sobre la integritat superficial de superfícies mecanitzades amb fresa hemisfèrica. Degut a la indisponiblitat d’eines comercials capaces d’aplicar aquest procés, l’estudi inclou en primer lloc el disseny i la caracterització d’un prototip capa d’executar-lo. Posteriorment, es realitza una anàlisi experimental aplicant el procés sobre superfícies de dues aliatges d’internes industrial i aeronàutic, AISI 1038 i Ti-6Al-4V, seguint un disseny d’experiments basat en una matriu ortogonal Taguchi. Per això, cinc factors són inclous en el model: la precàrrega, el nombre de passades, la velocitat d’avenç, l’estratègia de brunyit i la textura de la superfície inicial. Els resultats s’avaluen en termes de textura final, tensions residuals i duresa, per identificar i comprendre l’impacte d’aquest procés i dels seus paràmetres d’operació sobre la integritat superficial, definir els millors paràmetres a aplicar per a cada material, i amb l’objectiu d’avaluar els efectes positius provocats per la introducció de les vibracions com a mitjà d’assistència. Els resultats evidencien que la textura inicial és el paràmetre que defineix en major mesura l’estat de les superfícies finals. Els resultats de textura indiquen que les vibracions poden millorar en major mesura la rugositat i textura de les superfícies, sempre que aquestes siguin suficientment fines. A més, només la precàrrega i el nombre de passades influeixen sobre el resultat, trobant en tot cas un parell de valors límits a partir del qual les superfícies són empitjorades. Els resultats de tensions residuals mostren que tots els paràmetres són influents sobre el resultat final, especialment l’estratègia, amb la què es pot millorar la direcció preferencial del tensor de tensions superficial. Finalment, el brunyit demostra modificar la duresa positivament fins a capes d’aproximadament 0.5 mm de profunditat, aplicant el procés assistit amb vibracions. Es conclou que els paràmetres òptims de procés són diferents en funció de l’objectiu d’optimització, i es proposen algunes combinacions que poden ser útils en funció del mateix.Award-winningPostprint (published version

Study and characterisation of surface integrity modification after ultrasonic vibration-assisted ball burnishing

Tesi en modalitat de cotutela: Universitat Politècnica de Catalunya i Université Toulouse III Paul Sabatier. Aplicat embargament des de la data de defensa fins a gener de 2020Premi extraordinari doctorat UPC curs 2017-2018. Àmbit d’Enginyeria IndustrialThis dissertation is an experimental research project into the mechanical effects of the ultrasonic vibration-assisted ball burnishing process on the surface integrity of surfaces machined through ball-end milling. Due to the lack of commercial tools able to perform this process, the study includes firstly the design and characterization of a prototype to that effect. An experimental analysis is then undertaken, applying the process to AISI 1038 and Ti-6Al-4V surfaces of high industrial and aeronautical value. The experimental campaign is designed based on a Taguchi orthogonal array that includes five factors, namely: preload, number of passes, feed velocity, strategy and initial surface texture. Results are analyzed in terms of topological characteristics, residual stress and hardness, in order to identify and understand the impact of process parameters on surface integrity, to define the best parameters for performing the process and to assess the positive effects caused by the introduction of vibrations as a means of assistance. Results reveal that the initial texture is the most influential parameter on all outcomes. Texture results show that the vibrations can enhance the roughness and texture results, as long as they have sufficient low initial amplitude. Furthermore, only the preload and number of passes influence the results, with a pair of values being found in all cases that serve a threshold from which further plastic strain is detrimental for the final surface topology. In terms of residual stress, all parameters are influential in the results, especially the burnishing strategy, through which a certain component of the residual stress tensor can be adequately reinforced. Finally, the burnishing operation proves to modify the hardness of deep layers down to 0.5 mm, applying the vibration-assisted process. .e main conclusion is that the optimal parameters for performing the process are different with regards to the optimization objective. Some useful combinations are proposed for performing the process depending on the desired targetEsta tesis es un estudio experimental que versa sobre los efectos del proceso de bruñido con bola asistido por vibraciones ultrasónicas sobre la integridad superficial de superficies mecanizadas mediante fresa hemisférica. Dada la indisponibilidad de herramientas comerciales capaces de efectuar este proceso, el estudio incluye en primer lugar el diseño y caracterización de un prototipo a tal efecto. Posteriormente, se realiza un análisis experimental aplicando el proceso sobre superficies de dos aleaciones de interés industrial y aeronáutico, AISI 1038 y Ti-6Al-4V, siguiendo un diseño de experimentos fraccionario basado en una matriz ortogonal de Taguchi. Para ello, cinco factores son incluidos en el modelo, a saber: la precarga, el número de pasadas, la velocidad de avance, la estrategia de bruñido, y la textura de la superficie de partida. Los resultados se evalúan en términos de textura, tensiones residuales y dureza, para identificar y comprender el impacto de este proceso y de sus parámetros de operación sobre la integridad superficial, para definir los mejores parámetros a aplicar para cada material, y con el fin de evaluar los efectos positivos provocados por la introducción de las vibraciones como medio de asistencia. Los resultados revelan que la textura inicial es el parámetro que define en mayor medida el estado de las superficies finales. Los resultados de textura evidencian que las vibraciones pueden mejorar en mayor medida la topología de las superficies objetivo, siempre que éstas sean suficientemente finas. Además, sólo la precarga y el número de pasadas influyen en el resultado, encontrando en todo caso un par de valores limítrofe a partir del cual las superficies se ven dañadas. Los resultados de tensiones residuales muestran que todos los parámetros son influyentes en el resultado final, especialmente la estrategia de bruñido, con la que puede modificarse la dirección preferencial del tensor de tensiones superficial. Finalmente, el bruñido demuestra modificar la dureza positivamente hasta capas de aproximadamente 0,5 mm, aplicando el proceso asistido con vibraciones. Se concluye que los parámetros óptimos de proceso son diferentes en función del objetivo de optimización, y deben definirse en base a dos variables de partida: el material objetivo y la textura que éste presenta antes del proceso.Cette thèse étudie les effets du processus de brunissage à bille assisté par vibrations ultrasoniques sur l’intégrité surface des surfaces usinées par fraisage hémisphérique. Compte tenu de l’inexistence d’outils commerciaux capables de réaliser ce processus, l’étude débute par la conception et la caractérisation d’un prototype capable de l’exécuter. Par la suite, une analyse expérimentale est menée, en utilisant le procédé sur les surfaces de deux alliages d’intérêt industriel et aéronautique, AISI 1038 et Ti- 6Al-4V. Pour cela, un plan d’expériences est elaboré à base d’une matrice orthogonale Taguchi. Cinq facteurs sont inclus dans le modèle : la précharge, le nombre de passes, la vitesse d’avance, la stratégie de brunissage et la texture initiale de la surface préalablement usinée. Les résultats sont évalués en termes de texture finale, de contrainte résiduelle et de dureté, pour identifier et comprendre l’impact de ce procédé et des paramètres opératoires sur l’intégrité de surface, pour définir les meilleurs paramètres à appliquer pour chaque matériau, et pour évaluer les effets positifs provoqués par l’introduction de vibrations comme moyen d’assistance. Pour cela, la notion d’intégrité de surface est rappelée, voire redéfinie dans le cas de la texture de surface. En effet, les critères classiquement utilisés se révèlent inaptes à caractériser les surfaces obtenues, et une nouvelle méthodologie d’analyse des topologies de surface est proposée. Les résultats obtenus suite à la réalisation du plan d’expériences révèlent que la texture initiale est le paramètre prépondérant. Les résultats de la topologie de surface montrent que les vibrations peuvent améliorer la rugosité et la texture des surfaces dans la mesure où l’état de surface initial est sufisamment fin. Ensuite, seule la précharge et le nombre de passes influencent le résultat, avec, dans tous les cas, un couple de valeurs limites à partir desquelles les surfaces sont endommagées. Les résultats des contraintes résiduelles montrent que tous les paramètres influent sur le résultat final, en particulier la stratégie de brunissage, avec laquelle la direction préférentielle du tenseur de la contrainte superficielle peut être modifiée. Enfin, le brunissage montre une modification positive de la dureté à des couches d’environ 0,5 mm en appliquant le processus assisté avec vibrations. Nous concluons que les paramètres de processus optimaux sont diférents en fonction de l’objectif d’optimisation, et que certaines combinaisons peuvent être utiles en fonction de ces objectifs.Aquesta tesi és un estudi experimental que tracta sobre els efectes del procés de brunyit amb bola assistit per vibracions ultrasòniques sobre la integritat superficial de superfícies mecanitzades amb fresa hemisfèrica. Degut a la indisponiblitat d’eines comercials capaces d’aplicar aquest procés, l’estudi inclou en primer lloc el disseny i la caracterització d’un prototip capa d’executar-lo. Posteriorment, es realitza una anàlisi experimental aplicant el procés sobre superfícies de dues aliatges d’internes industrial i aeronàutic, AISI 1038 i Ti-6Al-4V, seguint un disseny d’experiments basat en una matriu ortogonal Taguchi. Per això, cinc factors són inclous en el model: la precàrrega, el nombre de passades, la velocitat d’avenç, l’estratègia de brunyit i la textura de la superfície inicial. Els resultats s’avaluen en termes de textura final, tensions residuals i duresa, per identificar i comprendre l’impacte d’aquest procés i dels seus paràmetres d’operació sobre la integritat superficial, definir els millors paràmetres a aplicar per a cada material, i amb l’objectiu d’avaluar els efectes positius provocats per la introducció de les vibracions com a mitjà d’assistència. Els resultats evidencien que la textura inicial és el paràmetre que defineix en major mesura l’estat de les superfícies finals. Els resultats de textura indiquen que les vibracions poden millorar en major mesura la rugositat i textura de les superfícies, sempre que aquestes siguin suficientment fines. A més, només la precàrrega i el nombre de passades influeixen sobre el resultat, trobant en tot cas un parell de valors límits a partir del qual les superfícies són empitjorades. Els resultats de tensions residuals mostren que tots els paràmetres són influents sobre el resultat final, especialment l’estratègia, amb la què es pot millorar la direcció preferencial del tensor de tensions superficial. Finalment, el brunyit demostra modificar la duresa positivament fins a capes d’aproximadament 0.5 mm de profunditat, aplicant el procés assistit amb vibracions. Es conclou que els paràmetres òptims de procés són diferents en funció de l’objectiu d’optimització, i es proposen algunes combinacions que poden ser útils en funció del mateix.Award-winningPostprint (published version

Detection Of Chipping In Ceramic Cutting Inserts From Workpiece Profile Signature During Turning Process Using Machine Vision

Ceramic tools are prone to chipping due to their low impact toughness. Tool chipping significantly decreases the surface finish quality and dimensional accuracy of the workpiece. Thus, in-process detection of chipping in ceramic tools is important especially in unattended machining. Existing in-process tool failure detection methods using sensor signals have limitations in detecting tool chipping. The monitoring of tool wear from the workpiece profile using machine vision has great potential to be applied in-process, however no attempt has been made to detect tool chipping. In this work, a vision-based approach has been developed to detect tool chipping in ceramic insert from 2-D workpiece profile signature. The profile of the workpiece surface was captured using a DSLR camera. The surface profile was extracted to sub-pixel accuracy using invariant moment method. The effect of chipping in the ceramic cutting tools on the workpiece profile was investigated using autocorrelation function (ACF) and fast Fourier transform (FFT). Detection of onset tool chipping was conducted by using the sub-window FFT and continuous wavelet transform (CWT). Chipping in the ceramic tool was found to cause the peaks of ACF of the workpiece profile to decrease rapidly as the lag distance increased and deviated significantly from one another at different workpiece rotation angles. From FFT analysis the amplitude of the fundamental feed frequency increases steadily with cutting duration during gradual wear, however, fluctuates significantly after tool has chipped. The stochastic behaviour of the cutting process after tool chipping leads to a sharp increase in the amplitude of spatial frequencies below the fundamental feed frequency. CWT method was found more effective to detect the onset of tool chipping at 16.5 s instead of 17.13 s by sub-window FFT. Root mean square of CWT coefficients for the workpiece profile at higher scale band was found to be more sensitive to chipping and thus can be used as an indicator to detect the occurrence of the tool chipping in ceramic inserts

Surface profile and acoustic emission as diagnostics of tool wear in face milling

This thesis examines the relationship between progressive wear of cutting inserts during a face milling operation and the acoustic emission and surface profile generated by that process. Milling experiments were performed on a range of workpiece materials using both eight point and single point inseý arrangements contained in two cutters of different geometries. Surface profile measurements were made using a stylus profilometer at intervals during the experiments. Correlations between the wear state as measured by the length of the flank wear land (Vb) and the spatial frequency content of the surface profiles were established. Investigations into the variation of fractal dimension of a milled surface with Vb demonstrated that no correlation was observable between these quantities. Acoustic emission (AE) measurements were made using a non-contacting fibre-optic interferometer which allowed the rms of the AE signal and its mean frequency to be determined. Correlations between these parameters and Vb were established for a range of workpiece materials and cutter geometries. It was shown that neither AE measurements nor surface profile measurements in isolation could predict tool wear state in all situations. The advantages of fusing data from surface profile and AE sources via an artificial neural network in tool wear monitoring were demonstrate

Supporting Production from a Single Surface Roughness Profile

RÉSUMÉ En production, le contrôle et la mise au point de coupes précises dépend fortement d'une approche essai et erreur et de l'expertise des spécialistes d'usinage. La manipulation des nombreuses variables du procédé en vue d'élaborer des conditions acceptables exige la fabrication de pièces d'essai. Lorsque le coût unitaire dépasse les dizaines de milliers de CAD, il est digne d'intérêt de diminuer le nombre de pièces d'essai même d'un seul exemplaire. Le contrôle du procédé est également important afin d'empêcher les pièces rebutées. Cette thèse décrit le développement de la capacité d'acquérir un unique profil linéaire de rugosité d'une pièce soumise au tournage dur de finition, de remettre ce profil à une analyse automatisée et obtenir les contributions proportionnelles de certains mécanismes envers des paramètres arbitraires d'amplitude de rugosité. L'évaluation en tant que contribution à n'importe paramètre facilite l'utilisation en fabrication, vu qu'en production il est normalement d'importance capitale de satisfaire aux critères spécifiques du dessin tel la rugosité moyenne Ra, plutôt qu'à des paramètres exotiques. L'analyse automatisée est importante afin d'éviter d'exiger une expertise spéciale pour appliquer les techniques chez le manufacturier. Les profils de rugosité linéaires sont attrayants pour leurs qualités d'être rapide, peu chers, non destructif, et dépendants uniquement d'équipements communs en atelier d'usinage. Les défis relevés comptent la tâche non triviale d'automatiser l'identification des traces d'outils dans les profils linéaires de rugosité, en absence de connaissance a priori de la morphologie des traces d'outils à cause de la déformation plastique importante lors du tournage dur de finition. La méthode créée est nommée « identification par domaine corrélé » (CDI) et exploite la variabilité aléatoire du procédé sans effectuer de régression. Des signatures de mécanismes actifs lors de la finition dure ont été identifiés en tant que modes de variabilité de la coupe, sans devoir prescrire par régression les déformations attendues. Les modes correspondent à la vibration radiale et axiale et à des réponses plastiques du matériau. Les modes ont été idéalisés mathématiquement. De plus, il a été vérifié expérimentalement que les vibrations radiales expliquent la signature de son mode associé dans sa totalité. L'étude culmine avec une implémentation sous forme de logiciel graphique destiné à l'utilisation en production. L'analyse est conçue pour la facilité de l'utilisation et se trouve presque entièrement automatisée. Le logiciel compte aussi parmi ses fonctionnalités l'estimation par éléments finis de la concentration de contrainte microgéométrique et la génération d'hypersurfaces de réponse pour plans expérimentaux. Les codes sont structurés et documentés afin de faciliter une continuation suivant le départ de l'auteur du programme doctoral.----------ABSTRACT In production, control and optimization of precision cuts is heavily dependent upon trial and error and upon machining specialist expertise. When unit cost is in the tens of thousands of CAD, manipulation of the many process variables in order to narrow in on acceptable conditions should be done with as few trial parts as possible; reduction of the number of trial parts by even one specimen is worthwhile. Process control is equally important to maintain stable production and prevent the scrapping of parts. This thesis describes the development of the ability to acquire a single linear roughness profile from a fi hard turned metallic part, submit the roughness profiles to a computer-automated analysis, and obtain percent contributions of specific mechanisms to arbitrary roughness parameters of profile amplitude. Expression as a contribution to any parameter facilitates applicability in manufacturing, in which production is usually concerned with meeting specific scalar surface roughness requirements such as average roughness Ra rather than exotic roughness parameters. Automated analysis is important in order to avoid requiring special expertise in the techniques developed for manufacturer implementation. Linear roughness profiles are attractive for the quick, inexpensive, and non-destructive nature of their acquisition, and for the widespread availability of linear roughness measuring machines in machine shops. The challenges overcome include the non-trivial task of automating identification of the locations of tool traces or “feed marks” in linear roughness profiles without any a priori knowledge of feed mark shape due to the significant plastic deformations in finish hard turning. The method developed is dubbed “Correlated Domain Identification” (CDI), does not depend on regression techniques, and exploits the continuous random variability of the cutting process. Signatures of specific mechanisms active during hard turning were identified as modes of cut variability without coercing the data by fitting of expected deformations. The modes identified include radial and axial cutting vibration, local ploughing, and side flow. The modes were idealized mathematically. The claim that radial vibration fully accounts for its associated mode signature was verified experimentally. The study culminates with implementation as a graphical software program suitable for use in production. The analysis is nearly entirely automated and is designed for ease of use. Additional features of the software include finite element estimation of microgeometry-induced stress concentration and generation of response hypersurfaces of designed experiments. The codes developed are neatly organized and documented in order to facilitate development following the author’s departure from the Ph. D. program