METROLOGÍA Y CALIBRACIÓN DE HERRAMIENTAS 52 • Convección: la transferencia de calor por convección se debe al transporte de calor por medio del movimiento del fluido. En el caso de un fluido en contacto con un cuerpo sólido, la transferencia de calor se da debido al movimiento relativo del fluido y la superficie. El gradiente de temperatura depende de la rapidez a la que el fluido conduce el calor. Existen dos tipos de convección: La convección forzada y la convección natural. En la convección forzada la transferencia de calor se produce por el movimiento del fluido inducido por una fuente externa, mientras que en la convección natural el movimiento del fluido es generado por la diferencia de densidad del fluido debido a gradientes de temperatura. • Radiación: cuando entre dos cuerpos de diferente temperatura hay una separación mediante vacío perfecto, no se puede dar transferencia de calor por conducción ni por convección. Sin embargo, se puede dar transferencia de calor por radiación térmica. Esta transferencia de energía se debe a la radiación electromagnética que es emitida por el movimiento térmico de las partículas de un cuerpo. El cuerpo emite energía radiante en forma de fotones por tener una temperatura mayor que el cero absoluto (0 K), y no requiere de un medio material para que se dé la transferencia de energía. La ecuación que determina el flujo de calor que emite un cuerpo real es la ecuación de Stefan-Boltzman. Siguiendo con el esquema de la cadena que genera el error térmico, nos encontramos con la distribución de temperatura. La correcta gestión de los flujos de calor, permitirá una distribución de temperatura óptima que minimice los errores en el TCP. Estudios previos, dan importancia sobre todo a la transferencia de calor que se da por conducción y convección en máquina-herramienta mientras que la radiación térmica no influye significativamente. La geometría de la máquina también es determinante en la distribución de temperatura, siendo las estructuras simétricas las que consiguen una distribución más uniforme de la temperatura y que consiguen minimizar errores en el TCP. La correcta elección de los materiales de lamáquina o combinación demateriales ayudan a una óptima distribución de temperaturas, por lo que la elección de materiales con mayor difusividad térmica consigue evacuar mejor el calor, o la elección de materiales con menor coeficiente dilatación térmica consiguen una menor deformación. También interesanmateriales con conductividad térmica alta, ya que con ésta se consigue que los gradientes de temperatura sean menores. La metodología que se ha llevado a cabo para la realización del modelo térmico de la Ibarmia ha tenido en cuenta todos los aspectos mencionados anteriormente, por lo que se ha aplicado la siguiente metodología de trabajo como se muestra en la figura 2. Primero se identifican los focos de calor de la propia máquina para posteriormente preparar los ensayos experimentales y realizar las correspondientes simulaciones FEM. Con los resultados obtenidos se realiza una comparativa y se realizan más ensayos y simulaciones que alimenten el modelo hasta su validación. IDENTIFICACIÓN DE LOS FOCOS DE CALOR Las fuentes de error térmico principalmente se pueden clasificar en seis grupos distintos. A continuación, se describe cada una de ellas y donde se han identificado en el centro de mecanizado de 5 ejes Ibarmia THR-16 Multiprocess. 1. Calor generado en el proceso de corte El foco de calor que se genera durante el proceso de corte suele ser muy importante y depende de distintos aspectos como el material de la herramienta de corte, el material de la pieza a mecanizar, la velocidad de giro del electro-husillo, la velocidad de avance durante el proceso de corte, etc. De experiencias previas, se ha podido estimar el calor que se desprende durante el mecanizado de una pieza con una velocidad de avance determinada, en la punta de herramienta y en la superficie de la mesa de trabajo debido al calor del proceso. En el presente trabajo no se han realizado ensayos experimentales con proceso de mecanizado, por lo Figura 2. Metodología modelización térmica.
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