Simulación/validación de corrientes de Eddy para obtener amortiguamiento viscoso

Abstract

Resumen español: Este proyecto se desarrolla en el marco del sector de la máquina-herramienta, especialmente en el ámbito de los procesos de mecanizado con arranque de viruta. En este contexto, la presencia de vibraciones autoexcitadas limita las prestaciones de las máquina-herramienta. Siendo uno de los principales problemas abordado en las investigaciones actuales, algunos métodos de supresión de chatter han conseguido presentarse como una solución en el entorno industrial: la amortiguación pasiva, amortiguación activa, variación de la velocidad del husillo y ajuste de condiciones según lóbulos de estabilidad son algunos ejemplos. El amortiguador pasivo se presenta como una solución para incrementar la rigidez dinámica del sistema y así, mejorar la estabilidad del proceso. Con este proyecto se busca validar teórico-experimentalmente el uso de corrientes de Eddy para obtener amortiguamiento viscoso. En concreto, aunque podría ser empleado en otras aplicaciones, este amortiguamiento resulta necesario para el correcto funcionamiento de los amortiguadores pasivos. La validación de la solución planteada se sustenta en un análisis de la dependencia del amortiguamiento con respecto a variables tanto geométricas como dinámicas y el desarrollo de un banco de ensayos que permita corroborar experimentalmente las observaciones teóricas realizadas.

Laburpena Proiektu hau makina erramintaren sektorean barruan garatu da, batez ere txipa kentzeko mekanizazio prozesuen eremuan. Testuinguru horretan, auto-kitzikatutako bibrazioak presentziak makina-erremintaren errendimendua mugatzen du. Gaur egungo ikerketetan jorratutako arazo nagusietako bat izanik, chatter kentzeko metodo batzuek industria ingurunean irtenbide gisa aurkeztea lortu dute: moteltze pasiboa, moteltze aktiboa, ardatzaren abiaduraren aldakuntza eta baldintzak egonkortasun lobuluen arabera egokitzea adibide batzuk dira. Moteltze pasiboa sistemaren zurruntasun dinamikoa areagotzeko aurkezten da eta horrela, prozesuaren egonkortasuna hobetzen da. Proiektu honek Eddy korronteen erabilera moteltze likatsua lortzeko teoriko-esperimentalki balioztatu nahi du. Zehazki, moteltze hori beharrezkoa da motelgailu pasiboen funtzionamendu zuzenerako, nahiz eta beste aplikazio batzuetan erabil litekeen. Proposatutako soluzioaren baliozkotzeak aldagai geometrikoek eta dinamikoekiko moteltasunak duen mendekotasunaren analisian eta egindako behaketa teorikoen berrespena esperimentala ahalbidetzen duen saiakuntza bankua gartzean oinarritzen da.

Summary This project is develop within the framework of the machine tool sector, especially in the field of machining processes with chip removal. In this context the presence of self-excited vibrations limits the performance of machine tools. Being one of the main problems addressed in current research, some chatter suppression methods have managed to present themselves as a solution in the industrial environment: passive damping, active damping, Spindle Speed Variation and the adjustment of conditions according to stability lobes are some examples. The passive damper is presented as a solution to increase the dynamic rigidity of the system and thus, improve the stability of the process. This projects seeks to validate theoretically and experimentally the use of Eddy currents in order to obtain viscous damping. Being very useful in passive dampers for chatter avoidance, it can be used in several applications within the machine-tool industry. The validation of the proposed solution is based on an analysis of the damping dependence with both geometric and dynamic variables and the development of a test bench which allows experimental corroboration of the theoretical observation.