Resumen de Structural dynamics of a 3 DOF parallel kinematic machine

Ricardo Yáñez Valdez, Ángel Iván Luna Díaz, Jorge Jayr Cos Díaz, Francisco Cuenca Jiménez, Fernando Velázquez Villegas

• español

  El fresado es una operación de corte intrínsecamente interrumpida, por tanto, se producen vibraciones. Aparecen vibraciones tanto autoexcitadas como forzadas. Las vibraciones en el fresado aparecen debido a la falta de rigidez dinámica de algunos componentes en el sistema máquina herramienta-herramienta-pieza de trabajo. Si las vibraciones son excesivas, la estabilidad de la máquina se ve afectada negativamente. En este trabajo se modela y analiza estructuralmente una máquina cinemática paralela, considerando parámetros vibracionales (masa, inercia, rigidez y amortiguación). Los resultados teóricos se utilizan para verificar el modelo. El modelo propuesto proporciona una guía eficaz para diseñar fresadoras con la mejor disposición estructural (arquitectura) y rendimiento mejorado. El valor de este hallazgo radica en responder a la pregunta de investigación: "¿Debe mantenerse desacoplado el sistema máquina herramienta-herramienta-pieza de trabajo para mitigar la vibración generada durante una operación de corte?". Se propusieron dos enfoques para determinar qué opción (bases acopladas o desacopladas) proporciona una mayor rigidez dinámica. La evidencia muestra que la propuesta de base desacoplada mantiene una operación de corte sin picos de desplazamiento debido a mayores tiempos de operación y mejor respuesta de amortiguamiento.

• English

  Milling is an intrinsically interrupted cutting operation; therefore, vibrations occur. There are both self-excited (chatter) and forced vibration. Vibrations in milling appear due to the lack of dynamic stiffness of some components in the machine tool-tool-workpiece system. If the vibrations are excessive, the machine stability is negatively affected. In this paper a parallel kinematic machine is modelled and structurally analyzed, considering vibrational parameters (mass, inertia, stiffness, and damping). Theoretical results are used to verify the model. The proposed model provides an effective guide to design milling machines with the best structural arrangement (architecture) and enhancing performance. The value of this finding is in answering the research question: "Should the machine tool-tool-workpiece system be kept decoupled to mitigate the vibration generated during a cutting operation?" Two approaches were proposed to determine which option (coupled or decoupled bases) provides greater dynamic rigidity. The evidence shows that the decoupled base proposal maintains a cutting operation without displacement peaks due to greater operation times and better damping response.