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Supresión de chatter mediante actuadores de inercia controlados por ordenador

Supresión de chatter mediante actuadores de inercia controlados por ordenador

Este estudio ha investigado los métodos de supresión de chatter en el fresado, centrando su atención sobre todo en los mecanismos de control activo para reducir las vibraciones estructurales. Las vibraciones autoexcitadas o chatter son uno de los principales problemas en máquina herramienta debido a que pueden conllevar un mal acabado de superficie y la rotura de herramientas y diferentes elementos mecánicos de la máquina. Los dispositivos de control activo se basan en el rendimiento de una fuerza controlada sobre la estructura, comandada por un controlador y que depende de la medición de la vibración problemática.  El objetivo principal del trabajo ha sido el desarrollo de sistemas óptimos de control activo para la supresión de chatter mediante modelos de simulación.

Debido a la ausencia de fricción en los guiados en el diseño de los dispositivos de control activos, se ha desarrollado un modelo mecatrónico de fresado, en el que el proceso de corte y el control activo de un disco inercial se pueden reproducir simultáneamente en el dominio del tiempo. En cuanto a la validación experimental de los resultados, resulta problemática por la gran cantidad de parámetros de mecanizado inciertos y el hecho de que dicha prueba siempre fuerza toda la máquina al límite de estabilidad. Por lo tanto, se ha desarrollado un simulador HIL (hardware-in-the-loop) para reproducir experimentalmente un equivalente de cualquier proceso de corte ortogonal.  De esta forma, el banco de pruebas se puede utilizar para realizar las primeras pruebas semiexperimentales previas a las pruebas de corte reales con el fin de optimizar las leyes de control.  Además de los resultados del modelo mecatrónico, se comparan diferentes estrategias de control activo en el simulador HIL y en las pruebas de corte experimentales.

Finalmente, se presenta un procedimiento basado en el modelo mecatrónico para el diseño óptimo de sistemas de control activo.  De esta forma, se han desarrollado dos sistemas de control activos diferentes para una fresadora tipo ariete con la ayuda de este procedimiento.  Por un lado, se ha diseñado un actuador biaxial para ubicarlo en la interfaz del ariete.  Por otro lado, se ha desarrollado un nuevo cabezal de husillo con un actuador electromagnético inercial integrado.  Tanto el actuador biaxial como el cabezal de husillo activo han mejorado con éxito la estabilidad de la máquina, doblando su productividad aproximadamente.

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