Estrategia para el seguimiento robusto y amortiguado de las trayectorias de corte

Abstract

La precisión de las trayectorias de corte en las máquinas-herramienta está limitada por la inercia a mover, la fuerza de corte, el rozamiento y las vibraciones de las transmisiones de husillo a bolas y de los componentes de la máquina. Todas estas limitaciones se han corregido mediante una estrategia de control de la trayectoria en cada dirección de avance. Para validar la estrategia se ha construido una fresadora controlada desde un ordenador personal dotado de un DSP. Se han desarrollado modelos de motores eléctricos, transmisiones de husillo a bolas y la fuerza de corte, así como una metodología para validar estos modelos y el rozamientos a partir del estudio de la respuesta de la fresadora controlada con un servoeje de posición. El estudio del servoeje se ha completado con la definición de criterios de dimensionamiento de la transmisión y de ajuste de compensadores de tipo P en el lazo de posición y PI en el lazo de velocidad del servoeje que permiten reducir, en los perfiles más habituales integrados por rectas y círculos, el error de contorno sin entallas ni vibraciones en las aristas. La estrategia desarrollada incorpora dos funciones, designadas como precontrol y pre-prerontrol, para reducir el error de seguimiento en cualquier trayectoria. Estas funciones hacen uso de las derivadas de la trayectoria programada para poder ser aplicadas con robustez, precisando del adelantamiento de la trayectoria programada solamente en un periodo de muestreo. La estrategia se completa con un estimador de la vibración de la transmisión de huesillo a bolas para elevar la rigidez del servoeje ante errores debidos a desajustes de las funciones mencionadas y a las fuerzas, y con filtros para amortiguar las vibraciones de los componentes de la máquina y de la transmisión.