Amélioration des performances d'usinage robotique par un amortissement actif des modes structurels à basse fréquence

Les robots industriels sont de plus en plus répandus en raison de leur grand espace de travail et de leur rapport coût-efficacité. Cependant, leur rigidité statique et dynamique limitée peut entraîner des problèmes tels que des vibrations de couplage modal et des vibrations régénératives lors des procédés d'usinage robotique, même à des profondeurs de coupe faibles. Ces problèmes impactent significativement la performance, la qualité du produit, la longévité des outils et peuvent endommager les composants du robot. Un actionneur inertiel actif a été déployé à la broche de fraisage pour améliorer la rigidité dynamique et supprimer efficacement les vibrations à basse fréquence. Il a été constaté que les caractéristiques de l'actionneur changent en fonction de son orientation de montage, un scénario courant dans les procédés d'usinage robotique. Cette variation n'a pas été rapportée dans la littérature. Notre étude inclut l'identification des paramètres du modèle pour l'actionneur dans des montages horizontal et vertical. De plus, la nouveauté du présent travail réside dans la conception et la mise en œuvre spécifiques de filtres de compensation adaptés à l'actionneur inertiel actif tant en configurations horizontales que verticales. Ces filtres répondent aux défis uniques posés par les vibrations à basse fréquence dans l'usinage robotique, offrant des améliorations significatives de la rigidité dynamique et de la suppression des vibrations. Les compensateurs traditionnels basés sur des modèles ont été efficaces pour le montage vertical, tandis que les techniques de placement de pôles-zéros avec des systèmes à phase minimale étaient optimales pour le montage horizontal. Ces compensateurs ont considérablement amélioré la rigidité dynamique, réduisant les modes structurels maximums à basse fréquence des robots d'environ 100 % en montage horizontal et d'environ 214 % en configuration verticale de l'actionneur. Cette avancée promet d'améliorer les capacités des robots industriels dans diverses applications d'usinage.