65 COMPONENTES Y ACCESORIOS Los cabezales con cojinetes magnéticos, sin embargo, son susceptibles de problemas de inestabilidad (llamados Chat- ter) en el mecanizado, debido principalmente a la falta de amortiguamiento. En un cabezal con rodamientos, son estos los que proporcionan la rigidez y el amortiguamiento. En el caso de cabezales con cojinetes magnéticos la rigidez y el amortiguamiento se deben conseguir mediante el con- trol de las fuerzas en los cojinetes magnéticos. A falta de amortiguamiento, durante los procesos de meca- nizado se dan condiciones de inestabilidad relacionados con los modos de vibración del eje del cabezal. Estas inestabili- dades provocan niveles de vibración muy elevados, que pueden obligar a realizar una parada de la máquina. A mayor profundidad de corte, mayor es el riesgo de inestabilidad, y así, en cabezales con poco amortiguamiento de los modos de vibración, este factor puede limitar muy fuertemente la productividad de la máquina. En este artículo presentamos el cabezal desarrollado por Goialde High Speed e Ik4-Tekniker y los resultados obteni- dos durante el proyecto DynXperts. Durante este proyecto donde Ik4-Tekniker y Goialde High Speed han colaborado con otras 11 empresas, centros tecnológicos y universida- des (entre ellas Ik4-Ideko, líder del proyecto, Soraluce y la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), se ha conseguido aumentar 7 veces la productividad del cabezal magnético. El cabezal magnético El cabezal magnético utilizado durante el proyecto DynXperts (Ilustración 1) es un cabezal de 70 kW de poten- cia nominal y 36.000 rpm-s de velocidad máxima. El cabezal lleva dos cojinetes magnéticos radiales, uno en la parte frontal y otro en la parte trasera. Cada uno de estos cojinetes está formado por cuatro electroimanes y dos sen- sores de posición sin contacto (Ilustración 2, izquierda), que mediante fuerzas atractivas ejercidas sobre el rotor, permi- ten controlar la posición de este en un plano. Mediante dos cojinetes radiales y un cojinete axial, se consigue controlar el posicionamiento del eje en levitación, en cinco grados de libertad (el sexto g.d.l siendo el giro del eje). El control se ejecuta en una electrónica desarrollada en Ik4-Tekniker (Ilustración 2, derecha), que consta de tres partes principales: una FPGA que realiza el control del HW y realiza también las operaciones de filtrado de mayor frecuencia de muestreo; un DSP que realiza el con- trol en tiempo real del posicionamiento del eje en 5 gdls; y un procesador dedicado a la monitorización y a comuni- cación con elementos externos. 2. Análisis dinámico 2.1 Análisis dinámico teórico y experimental del cabezal El análisis dinámico del eje del cabezal, realizado por ele- mentos finitos, muestra un primer modo de vibración alre- dedor de 660 Hz (Ilustración 3). Durante el proyecto DynXperts se ha desarrollado la posibi- lidad de realizar análisis dinámicos utilizando los propios co- jinetes magnéticos. Para ello, se introduce una perturbación en forma de modulación lineal de frecuencia en la intensidad de uno de los cojinetes, y se miden los desplazamientos provocados por esa perturbación. Después, se calcula la fun- Ilustración 2: Al lado izquierdo, imagen conceptual de un cojinete magnético radial, con sus cuatro bobinas, sus dos sensores y el sistema de control. En el lado derecho, fotografía de la electrónica de control desarrollada en Ik4-Tekniker para control de sistema en levitación magnética. tecnología