Sviluppo strategie di controllo del chatter rigenerativo in fresatura

The regenerative instability phenomenon (also called chatter) that may appear during the cutting process, can adversely affect the productivity and the surface quality of the products. This work presents the numerical reproduction of the chatter and controlling of the mentioned instability by use of two special techniques: the sinusoidal spindle speed variation (S3V) and the spindle speed regulation (SST). In this work, the process that has been considered is the milling process and it has been developed a control algorithm in state machine language, focusing especially on the S3V automatic parameters handling. The chatter diagnosis and the chatter frequency estimation are carried out by a syncronous harmonics fitting technique, taken from literature. The validation of the overall control approach has been performed by numerical simulations based on a dynamic milling model. This model has been calibrated with a series of experimental tests carried out at constant speed and sinusoidally variated speed.

Il fenomeno di instabilità rigenerativa che può generarsi durante il processo di taglio, anche identificato con il termine chatter, contribuisce in modo decisivo alla riduzione di produttività ed al peggioramento della qualità del prodotto finito. Il presente lavoro di tesi è incentrato sulla modellazione di questo fenomeno e sul suo controllo durante la lavorazione mediante due particolari tecniche: la modulazione sinusoidale della velocità (S3V) e la regolazione della velocità (SST). Il processo considerato è quello di fresatura e l'algoritmo di controllo è stato sviluppato adottando il linguaggio di macchina a stati con particolare interesse rivolto alla parametrizzazione automatica per quanto riguarda la S3V. La diagnostica del chatter e della frequenza cui si manifesta è stata eseguita adottando una tecnica, presente in letteratura, di fitting delle armoniche sincrone. La validazione dell'approccio di controllo è stata portata a termine mediante simulazioni numeriche basate su un modello dinamico di fresatura; esso è stato tarato considerando una serie di test sperimentali condotti sia a velocità costante che a velocità modulata sinusoidalmente.