Chatter indicator for linear time periodic systems

Regenerative chatter is one of the main limiting factors for efficiency and quality in milling. It is a complex phenomenon that can emerge rapidly depending on cutting parameters, dynamics of the machine, tool, and workpiece geometry. Developing strategies for predicting, detecting, avoiding, and suppressing chatter has always been important. Although real systems cannot be characterized as linear time-invariant systems, the methods for prediction of chatter were mainly based on time-invariant system assumption which simplifies the system and may result in neglecting essential features. The complexity of creating stability lobe diagrams and the need to involve the uncertainties occurring during the machining and the consequences of changing dynamics lead to the investigation of reliable real-time chatter detection algorithms. Since this work is based on a technique that aims to suppress the chatter by varying the machine stiffness periodically, a real-time chatter indicator that can separate the chatter frequency and the sidebands near tooth-passing frequency created due to the changing dynamics was the main focus. Therefore, another algorithm was developed for deciding the spindle speed and modulation status to specific tooth passing frequencies and possible sideband formation.

Il chatter rigenerativo è uno dei principali fattori limitanti per efficienza e qualità nella fresatura. Si tratta di un fenomeno complesso che può emergere rapidamente a seconda dei parametri di taglio, della dinamica della macchina, dell'utensile e della geometria del pezzo. Lo sviluppo di strategie per prevedere, rilevare, evitare e sopprimere il chatter è sempre stato importante. Sebbene i sistemi reali non potessero essere modellati come sistemi lineari tempo invarianti, i metodi per la previsione del chatter erano principalmente basati sull'assunzione che il sistema fosse invariante nel tempo. Questa assunzione semplificativa può portare a trascurare caratteristiche essenziali. La complessità della creazione di diagrammi di stabilità e la necessità di coinvolgere le incertezze che si verificano durante la lavorazione e le conseguenze del cambiamento delle dinamiche portano allo studio di algoritmi affidabili di rilevamento delle vibrazioni in tempo reale. Poiché questo lavoro si basa su una tecnica che mira a sopprimere le vibrazioni variando periodicamente la rigidità della macchina, il principale focus del progetto è stato lo sviluppo di un indicatore dalle vibrazioni in tempo reale in grado di separare la frequenza vibratoria di chatter dalle bande laterali vicino alla frequenza di passaggio dei denti generata a causa del cambiamento della dinamica. Pertanto, E’ stato inoltre sviluppato un altro algoritmo per monitorare la velocità del mandrino e lo stato di modulazione in base alle specifiche frequenze di passaggio dei denti e alla possibile formazione di bande laterali.