Controller Design for a Magnetically Suspended Milling Spindle Based on Chatter Stability Analysis

Jin-Ho KYUNG; Chong-Won LEE

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Controller Design for a Magnetically Suspended Milling Spindle Based on Chatter Stability Analysis

机译：基于颤振稳定性分析的磁悬浮铣削主轴控制器设计

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The chatter stability of a rigid milling spindle levitated by five-axis active magnetic bearings (AMBs) is studied for its chatter free cutting, as the control gains of AMBs vary. The characteristic equation for regenerative chatter loop with a delay element is described by a linear differential-difference equation, accounting for the dynamics of the AMB controllers, the uncut chip thickness equation and the cutting process as well as the rigid spindle dynamics itself. An efficient chatter stability analysis method is then proposed to predict the stability lobes and chatter frequency in milling. The analytically predicted stability lobes are found to be in good agreement with the lobes generated by other methods available in the literature. Using the proposed method, parametric study is also performed to investigate the influences of the damping and stiffness coefficients of AMBs on the chatter free cutting conditions, as they are allowed to vary within the stable region formed by the AMB control gains.

机译：研究了随五轴主动磁轴承（AMB）悬浮的刚性铣削主轴的颤动稳定性，因为随着AMB的控制增益的变化，颤动自由切削。具有线性延迟差的方程描述了带有延迟元件的再生颤动回路的特征方程，其中考虑了AMB控制器的动力学，未切削切屑厚度方程和切削过程以及刚性主轴动力学本身。然后提出了一种有效的颤振稳定性分析方法，以预测铣削过程中的稳定性波瓣和颤振频率。发现分析预测的稳定性叶与文献中其他可用方法生成的叶高度一致。使用所提出的方法，还进行了参数研究，以研究AMB的阻尼系数和刚度系数对无颤动切削条件的影响，因为允许它们在AMB控制增益形成的稳定区域内变化。

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来源
《JSME International Journal. Series C, Mechanical Systems, Machine Elements and Manufacturing》 |2003年第2期|p.416-422|共7页
作者
Jin-Ho KYUNG; Chong-Won LEE;
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作者单位

Dep. of Intelligence and Precision Machine, Korea Institute of Machinery and Materials, P.O.Box 101, Yusung, Daejeon 305-600, Korea;

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类机械、仪表工业;机械学（机械设计基础理论）;
关键词
active magnetic bearing; controller design; end milling; chatter stability analysis; chatter free cutting;

机译：有源电磁轴承;控制器设计;立铣;颤动稳定性分析;无颤动切削;

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