Incremento de la capacidad productiva de las fresadoras mediante la reducción del efecto del chatter utilizando actuadores inerciales

Xabier Sabalza (1) , Jokin Munoa (1) , Iban Mugica (1) , Ramon Uribe-Etxeberria (1) , Rafael Lizarralde (1)

1 IK4-Ideko

La aparición de vibraciones autoexcitadas en las máquinas herramienta durante las operaciones de mecanizado, comúnmente conocidas como chatter, tiene influencias negativas en términos de precisión geométrica y calidad superficial, y se presenta como la principal limitación a la hora de incrementar la capacidad productiva. El control activo de estructuras mecánicas es un campo en el que se está realizando un importante esfuerzo investigador, y muy particularmente en el amortiguamiento activo de las estructuras de las máquinas herramienta, con el objetivo de paliar el problema que supone la aparición del chatter. Existen aplicaciones que utilizan para ello actuadores piezoeléctricos, los cuales debido a los elevados valores de fuerza son capaces de desarrollar, combinados con unos desplazamientos modestos, se adecuan para amortiguar modos en los que su energía de deformación está muy localizada. Sin embargo, los modos de chatter en fresado no presentan en general estas características, por lo que en el presente artículo se propone la utilización de actuadores inerciales para la realización del amortiguamiento activo en este tipo de máquinas. Los actuadores inerciales son dispositivos compuestos por un elemento de masa, cuya aceleración está controlada en lazo cerrado, y que pueden ser utilizados como fuentes de fuerza dinámica a partir de su frecuencia de suspensión, y con un único punto de actuación de la misma. El artículo muestra la utilización práctica de este tipo de actuadores para realizar amortiguamiento activo en una fresadora, aplicando la fuerza en la zona de máxima energía de desplazamiento de la vibración, en este caso, en la punta del carnero. La amortiguación de los modos que causan chatter permite incrementar el límite de estabilidad de la máquina frente al mismo, por lo que su productividad se ve claramente incrementada.

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Xabier Sabalza, Jokin Munoa, Iban Mugica, Ramon Uribe-Etxeberria, Rafael Lizarralde. Incremento de la capacidad productiva de las fresadoras mediante la reducción del efecto del chatter utilizando actuadores inerciales. XV Congreso de Máquinas-Herramienta y Tecnologías de Fabricación, Oct 2004, Donostia - San Sebastian, España. pp.817-826. ⟨hal-00998127⟩