METROLOGÍA Y CALIBRACIÓN DE HERRAMIENTAS 55 yos en los que se mueve la máquina durante un tiempo determinado para calentarla y posteriormente se mantiene parada (etapa de enfriamiento) durante otro tiempo. Durante estos ensayos, aparte de medir las desviaciones que sufre en punta de herramienta también se va a monitorizar en todo momento con termopares las temperaturas en distintos puntos de la máquina, y, por otro lado, las deformaciones termo-mecánicas que sufre la máquina en zonas locales mediante barras IDS (barras sensorizadas estructuralmente integradas). Todos estos valores son captados a través del PLC que se encuentra embebido en el centro de mecanizado, también a través de un sistema de adquisición de datos de National Instruments y el software Labview. Los ensayos experimentales son los siguientes: • Ensayo 1 (movimiento Eje Y) Avance: 15 m/min • Ensayo 2 (movimiento Eje X) Avance: 15 m/min • Ensayo 3 (movimiento Eje Y) Avance: 15 m/min • Ensayo 4 (movimiento Eje A) Avance: 5 m/min • Ensayo 5 (movimiento 3 Ejes) Avance: 15 m/min VALIDACIÓN DEL MODELO TERMO-MECÁNICO Se ha empleado el software Simcenter 3D de la empresa Siemens para realizar los correspondientes análisis. Para el análisis del modelo térmico de la máquina-herramienta se debe tener en cuenta las hipótesis de partida que se han planteado previamente en el apartado de identificación de los focos de calor. Conocidos los valores de coeficientes de convección y el valor preliminar de las fuentes de calor, se procede a plantear el modelo y las simulaciones que se van a llevar a cabo. Para correlacionar los valores de temperatura, deformaciones y desviaciones Figura 4. Disposición de los termopares y las barras IDS en la columna del centro de mecanizado. Figura 5. Simulaciones FEM del centro de mecanizado. que experimenta la máquina-herramienta son necesarias dos tipos de análisis: análisis estático-estructurales y análisis térmicos. Con los análisis térmicos se pueden obtener valores del campo de temperaturas que experimenta uno o varios componentes tras experimentar un intercambio de calor debido a las fuentes de calor y otras condiciones de contorno que presenta la máquina. Con el análisis estructural se puede obtener información de las desviaciones y deformaciones que experimenta la máquina en situación estática o cuasi-estática cuando se le aplican unas determinadas cargas. En nuestro caso, las cargas aplicadas que reciben estos análisis como input van a ser los campos de temperatura que salgan como solución del análisis térmico previo. Por lo tanto, se puede decir que estos análisis termoestructurales van a ser simulaciones acopladas. El solver que se encarga de ofrecer la solución a todos estos tipos de análisis va a ser NX Nastran. Para poder realizar los análisis, primero se debe simplificar la máquina, por lo que se pretende realizar una idealización de los archivos CAD de los componentes del centro de mecanizado, ya que el analizar el modelo como está de partida resultaría en un coste operativo muy alto. Posteriormente, se procede al mallado de los diferentes componentes, y se empleará principalmente elementos tridimensionales, siendo los elementos hexaédricos (CHEXA) los que obtienen unos resultados bastante precisos. Se debe evitar mallar elementos con relación de aspecto mayores de 10, ya que aumentaría la imprecisión de los resultados. Sin embargo, en zonas
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