mecánicos. Una de las soluciones más empleadas para aumentar el margen de estabilidad es probablemente la de añadir un amortiguador pasivo sintonizado a la estructura [3][4]. Esta técnica no es nueva y ha sido ampliamente usada desde que fue propuesta por Den Hartog [5]. Sin embargo, el uso de los amortiguadores pasivos no es factible en muchos procesos de mecanizado donde la dinámica del / MECANIZADO Figura 1. Principio de la fuerza de Lorentz. sistema puede variar durante el proceso. Los actuadores activos pueden superar parte de estas limi- taciones con su capacidad de adaptarse a unas condiciones cambiantes. Estos actuadores básicamente producen una fuerza de reacción, controlada mediante un algoritmo de control, sobre la estructura principal. un actuador electromagnético. Además, los actuadores El desarrollo de absorbedores activos tuvo su origen en la electromagnéticos presentan la ventaja de que no hay industria aeronáutica. En una publicación de 1968, Bies and contacto físico entre la parte móvil y la fija, lo que hace que Yang [6] mostraron que los problemas que presentan los sean muy usados para aplicaciones de vibraciones. Entre absorbedores pasivos podrían solucionarse añadiendo un los dispositivos electromagnéticos, los actuadores de fuerza elemento activo al absorbedor pasivo. En 1970, Cowley and de reluctancia o fuerza de atracción ofrecen grandes fuer- Boyle [7] propusieron el uso de un actuador inercial electro- zas, pero esta fuerza es proporcional al cuadrado de la velo- magnético con un acelerómetro para introducir amortigua- cidad e inversamente proporcional al cuadrado del gap de miento activo sobre la estructura de una máquina he- aire. Esto hace que estos actuadores sean difíciles de rramienta. controlar y no sean normalmente usados para aplicaciones La combinación de dispositivos activos y sensores forman de gran precisión. Los actuadores de fuerza de Lorentz, son una solución mecatrónica avanzada, cuyo comportamiento capaces de generar menor fuerza, pero la linealidad que es comparable a la de un material inteligente como los ofrecen hace que sean muy usados en el control de vibra- actuadores piezoeléctricos. De hecho, los actuadores iner- ciones. En este caso, la fuerza es proporcional al campo ciales tienen mejores características para mejorar el magnético, a la componente de velocidad perpendicular a comportamiento dinámico de las máquinas de grandes este campo y a la carga de la partícula, por lo que cuando dimensiones en operaciones de desbaste [8]. se usan imanes permanentes la fuerza es únicamente Los actuadores piezoeléctricos suelen ser colocados sobre proporcional a la corriente aplicada (ver Figura 1). En la lite- la máquina en serie, es decir, están dentro del flujo de la ratura se han desarrollado también varios actuadores iner- fuerza y por tanto, transmiten fuerzas de corte. Esto ciales electro-magnéticos que se basan en las fuerzas de requiere que los estos actuadores tengan una alta rigidez. Lorentz y que han servido para eliminar chatter sobre Sin embargo, los actuadores inerciales suelen ser colocados centros de mecanizado [9][11]. paralelamente, manteniendo así la rigidez original de la En los últimos años, se han desarrollado y patentado otros estructura [8][9]. La introducción de actuadores inerciales actuadores que combinan tanto las fuerzas de reluctancia para máquinas de grandes desbastes ha sido estudiada por como las fuerzas de Lorentz [12]. Estos actuadores deno- varios autores en los últimos años. Ehmann y Nordmann [8], minados como MICA, ofrecen una mayor fuerza, pero por ejemplo, recomendaron la introducción de actuadores requieren un guiado muy preciso. En este trabajo, se inerciales en las máquinas-herramienta de grandes dimen- presenta el desarrollo de un pequeño actuador activo siones. Entre los actuadores inerciales, destacan sobre todo basado en las fuerzas de Lorentz, y que ha sido íntegra- los electromagnéticos, aunque también ha habido aplicacio- mente diseñado en IK4-Ideko. En el apartado 2, se describe nes donde la tecnología hidráulica ha sido empleada, como el diseño del actuador, que se puede dividir en 5 partes: los Brecher y Schulz [10], que desarrollaron un actuador elec- requerimientos, el diseño magnético, el diseño mecánico, tro-hidráulico para ensayar diferentes estrategias de control el diseño de la electrónica de potencia y lo configuración para la eliminación de chatter. La tecnología hidráulica es final. En el tercer apartado se muestran los ensayos que se interesante debido a las grandes fuerzas y desplazamientos han realizado para validar el actuador y finalmente se resu- que ofrecen, pero también presenta grandes desventajas men las conclusiones. como los problemas de mantenimiento, no-linealidad, y los retrasos que conllevan. En lo que se refiere a los actuadores electromagnéticos, se 2. Diseño del actuador debe mencionar que el consumo energético será mayor sobre éstos que sobre los piezoeléctricos, ya que se debe superar continuamente la resistencia del mismo actuador, mientras que los piezoeléctricos solo necesitan energía para El diseño del actuador es una tarea de gran importancia cambiar su estado. Aun así, este mayor consumo disminuye debido a que los actuadores suelen tener sus no-linealida- su importancia debido al hecho de que el coste de los actua- des y limitaciones que deben tomarse en cuenta a la hora dores piezoeléctricos puede ser hasta 3-4 veces mayor que de su dimensionamiento. El objetivo de este proyecto ha sido / 31 2.1. Requerimientos