METROLOGÍA Y CALIBRACIÓN DE HERRAMIENTAS 56 más específicas donde la relación de aspecto era muy superior a 10 o donde se quiere analizar con mayor detalle, se ha refinado la malla con elementos de menor tamaño. Posteriormente al mallado, se aplica a los componentes las propiedades del material y la aplicación de las condiciones de contorno. Para el caso del análisis térmico se deben aplicar cargas térmicas llamadas ‘heat flux’ que simulan el flujo de calor que se genera en determinadas zonas de la máquina y ‘fixed temperature’ que simulan las zonas donde pasa la refrigeración, además de introducir los valores de temperaturas iniciales de cada componente. Para el análisis estructural, no existirán cargas aplicadas de fuerzas omomentos en la máquina. Se deben introducir como condiciones de contorno los valores de temperaturas iniciales de cada componente y se cargará el nuevo campo de temperaturas obtenido del análisis térmico previo. Por otro lado, se fija la base del centro de mecanizado con un ‘fixed constraint’ que simule el empotramiento de la máquina con la cimentación y se especifica el contacto entre los componentes mediante ‘face gluing’. Con el análisis estructural se pretenden poder ver como se deforma la máquina y los desplazamientos en las tres direcciones que se dan debido a esas deformaciones. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los resultados obtenidos en los ensayos experimentales han sido las variaciones de temperatura en distintos puntos de la máquina, las deformaciones locales y la desviación en punta de herramienta. En todos los ensayos se puede apreciar la variación de la relación entre estos desplazamientos relativos con la variación de la temperatura. Al aumentar la temperatura, la máquina se dilata y se deforma, lo que conlleva a un desplazamiento relativo positivo de las barras IDS. Se puede también apreciar que debido a la deriva térmica que posee la máquina, los picos máximos de temperatura se dan tiempo después del fin del ciclo de calentamiento de los ensayos. Dicho tiempo de offset se da en mayor o menor medida si el punto donde se mide la temperatura se encuentra más cerca o más lejos de los principales focos térmicos. Una vez se llega al pico máximo de desplazamiento positivo en las barras, se aprecia el efecto inverso debido al ciclo de enfriamiento (la máquina está parada). Las deformaciones locales captadas por las barras IDS pasan a estabilizarse hasta el punto en el que el efecto del enfriamiento devuelva a las barras a su posición original. Las barras que más se deforman son las que están más próximas a los focos de calor y la deformación que se da durante el calentamiento presenta una tendencia lineal en el que la pendiente varía en función de la proximidad a dichos focos de calor. Comparativamente entre ensayos se puede ver como se dan mayores deformaciones en una barra cuando el foco se sitúa cerca de esta. Por ejemplo, en las barras del cabezal las deformaciones son mucho mayores en los ensayos en los que se mueve el eje Z o los tres ejes debido a que el servomotor situado encima de la columna y acciona dicho eje se encuentra próximos a estos. De manera parecida se da en los termopares, donde se puede ver como la tendencia de calentamiento es aproximadamente lineal, en las distintas zonas captadas por los termopares, teniendo una mayor pendiente las captadas por el termopar más cercano al servomotor (el que se encuentra más abajo en la columna). Se puede notar que ese termopar presenta unos picos de caída momentáneos, que se corresponde cuando la máquina se detiene para tomar la posición del TCP en la torre de transductores de posición. Esto nos lleva a la conclusión de la mayor sensibilidad en la temperatura que se dan cerca de los focos de calor, ya que en los otros termopares esos picos no se dan y la temperatura aumenta de manera más constante y fluida. En cuanto a los resultados de las simulaciones por el modelo de elementos finitos, se ha conseguido un campo de temperaturas muy cercano a los ensayos experimentales con las condiciones de contorno aplicadas. Sin embargo, en el campo de desplazamientos en el análisis estructural la diferencia aumenta un poco, aunque sigue la misma tendencia de deformaciones que en los ensayos experimentales. En los casos en el que los valores entre ambos ensayos no se acercan lo suficiente se puede deber a las imprecisiones al idealizar el modelo o en la Figura 6. Etapas del modelado de los análisis por el método FEM.
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