It has been fully demonstrated that the regenerative chatter theory is applicable for predicting chatter-free milling parameters for computer numerical control machine tools, but researchers are still arguing whether it is effective for robotic milling processes. The main reason is that the robot’s modes greatly shift, depending on its varying dynamic parameters and joint configurations. More experimental investigations are required to study and better understand the mechanism of vibration in robotic machining. The present paper is focusing on finding experimental support for chatter-free prediction in robot high-speed milling by the regenerative chatter theory. Modal tests are first conducted on a milling robot and used to predict stability lobes by zeroth order approximation. A number of high-speed slotting tests are then carried out to verify the prediction results. Thus, the regenerative chatter theory is proved to be also applicable to robotic high-speed milling. Furthermore, low-frequency modes of the robot structure are investigated by more modal experiments involving a laser tracker and a displacement sensor. The low-frequency modes are identified as the main part of the prediction error of the zeroth order approximation method, which could also be dominant in low-speed robotic milling processes. In addition, robots are different from computer numerical control machines in terms of stiffness, trajectory following error, forced vibration, and motion coupling. These long-period trend terms have to be carefully taken into account in the regenerative chatter theory for robotic high-speed milling.

中文翻译：

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铝高速机器人铣削稳定性预测的实验研究

已经充分证明，再生颤振理论可用于预测计算机数控机床的无颤动铣削参数，但研究人员仍在争论它是否对机器人铣削过程有效。主要原因是机器人的模式根据其动态参数和关节配置的变化而发生很大变化。需要更多的实验研究来研究和更好地理解机器人加工中的振动机理。本文致力于通过再生颤振理论为机器人高速铣削中的无颤动预测寻找实验支持。模态测试首先在铣削机器人上进行，并通过零阶近似来预测稳定性凸角。然后进行了许多高速开槽测试，以验证预测结果。因此，再生颤振理论被证明也适用于机器人高速铣削。此外，通过涉及激光跟踪器和位移传感器的更多模态实验研究了机器人结构的低频模式。低频模式被识别为零阶近似方法的预测误差的主要部分，这也可能在低速机器人铣削过程中占主导地位。另外，机器人在刚度，轨迹跟踪误差，强制振动和运动耦合方面与计算机数控机器不同。在机器人高速铣削的再生颤振理论中，必须仔细考虑这些长期趋势项。因此，再生颤振理论被证明也适用于机器人高速铣削。此外，通过涉及激光跟踪器和位移传感器的更多模态实验研究了机器人结构的低频模式。低频模式被识别为零阶近似方法的预测误差的主要部分，这也可能在低速机器人铣削过程中占主导地位。另外，机器人在刚度，轨迹跟踪误差，强制振动和运动耦合方面与计算机数控机器不同。在机器人高速铣削的再生颤振理论中，必须仔细考虑这些长期趋势项。因此，再生颤振理论被证明也适用于机器人高速铣削。此外，通过涉及激光跟踪器和位移传感器的更多模态实验研究了机器人结构的低频模式。低频模式被识别为零阶近似方法的预测误差的主要部分，这也可能在低速机器人铣削过程中占主导地位。另外，机器人在刚度，跟随误差的轨迹，强制振动和运动耦合方面与计算机数控机器不同。在机器人高速铣削的再生颤振理论中，必须仔细考虑这些长期趋势项。通过涉及激光跟踪器和位移传感器的更多模态实验研究了机器人结构的低频模式。低频模式被识别为零阶近似方法的预测误差的主要部分，这也可能在低速机器人铣削过程中占主导地位。另外，机器人在刚度，轨迹跟踪误差，强制振动和运动耦合方面与计算机数控机器不同。在机器人高速铣削的再生颤振理论中，必须仔细考虑这些长期趋势项。通过涉及激光跟踪器和位移传感器的更多模态实验研究了机器人结构的低频模式。低频模式被识别为零阶近似方法的预测误差的主要部分，这也可能在低速机器人铣削过程中占主导地位。另外，机器人在刚度，轨迹跟踪误差，强制振动和运动耦合方面与计算机数控机器不同。在机器人高速铣削的再生颤振理论中，必须仔细考虑这些长期趋势项。低频模式被识别为零阶近似方法的预测误差的主要部分，这也可能在低速机器人铣削过程中占主导地位。另外，机器人在刚度，轨迹跟踪误差，强制振动和运动耦合方面与计算机数控机器不同。在机器人高速铣削的再生颤振理论中，必须仔细考虑这些长期趋势项。低频模式被识别为零阶近似方法的预测误差的主要部分，这也可能在低速机器人铣削过程中占主导地位。另外，机器人在刚度，跟随误差的轨迹，强制振动和运动耦合方面与计算机数控机器不同。在机器人高速铣削的再生颤振理论中，必须仔细考虑这些长期趋势项。