DE19833741C1

DE19833741C1 - Layered machine part for machine tool comprises individual layers with different thermal expansion coefficients decreasing towards heat source or reducing towards heat sink

Info

Publication number: DE19833741C1
Application number: DE1998133741
Authority: DE
Inventors: Steffen Nestmann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2018-07-28

Abstract

The individual layers have different thermal expansion coefficients, each one depending on the temperature change in the layer relative to a temperature change in at least one other layer. The thermal expansion coefficient decreases towards the heat source and/or increases towards a heat sink.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maschinenteil, insbesondere ein Maschinenbett, das in Schichten aufgebaut ist.The present invention relates to a machine part, in particular a machine bed, that is built up in layers.

Der thermische Zustand von Werkzeugmaschinen wird durch maschineninterne und -externe Wärmequellen und Wärmesenken bestimmt. Innere Wärmequellen der Maschi ne sind Motoren, Getriebe, Lagerungen, Führungen und der Zerspanungsvorgang. Die Wärme entsteht hier durch elektrische Verlustleistung oder Reibung. Diese Wärmequel len wirken lokal auf die jeweiligen Elemente der Werkzeugmaschine ein. Innere Wärme quellen bedingen durch punktuelle Erwärmung eine örtlich begrenzte Verformung. Wär mesenken entstehen durch einen Wärmestrom von der Maschine zu einem Medium hin mit niedrigerem Temperaturniveau, wie z. B. dem fremdenergetisch gekühlten Kühlmit telstrom. Äußere Wärmequellen und Senken wirken durch Umgebungstemperatur- und Fundamenttemperaturänderungen, Konvektion sowie Strahlungseinflüsse. Aufgrund der unterschiedlichen Temperaturänderungen in Bereichen der Maschinenbaugruppe kommt es zu unterschiedlichen Wärmedehnungen in der jeweiligen Baugruppe und von Bau gruppe zu Baugruppe, was zu thermisch bedingten Verformungen und Verlagerungen der Gesamtstruktur der Maschine führt. Durch unterschiedliche Wärmekapazitäten infol ge von unsymmetrischer Gestaltung der Bauteile verstärkt sich dieser Effekt.The thermal condition of machine tools is determined by machine internal and -external heat sources and heat sinks determined. Internal heat sources of the machine ne are motors, gears, bearings, guides and the machining process. The Heat is generated here by electrical power loss or friction. This heat source len act locally on the respective elements of the machine tool. Inner warmth Due to local heating, sources cause localized deformation. Would Measuring points are created by a flow of heat from the machine to a medium with a lower temperature level, such as B. the externally energetically cooled Kühlmit telstrom. External heat sources and sinks act through ambient temperature and Changes in foundation temperature, convection and radiation influences. Due to the different temperature changes in areas of the machine assembly it to different thermal expansions in the respective assembly and construction group to assembly, resulting in thermally induced deformations and displacements of the overall structure of the machine. Due to different heat capacities This effect is reinforced by the asymmetrical design of the components.

Werkhallentypische Temperaturbedingungen sind in Abhängigkeit von der Tageszeit, Jahreszeit usw. gekennzeichnet durch die Ausbildung von Luftschichtungen mit in der Höhe in der Regel zunehmender Temperatur. Diese Temperaturschichtungen führen insbesondere zu ebenfalls veränderlichen vertikalen Temperaturgradienten im Maschi nenbett. Der sich in der Maschine ausbildende Temperaturgradient hat thermoelastische Verformungen zur Folge. Wie in Fig. 3 gezeigt (prinzipielle Darstellung), wölbt sich das Maschinenbett relativ gleichmäßig um den Betrag f_1' durch die gezeigte Temperaturver änderung von ϑ₀ zu ϑ₁ über die Höhe H.Depending on the time of day, time of year, etc., typical hall temperature conditions are characterized by the formation of layers of air with an increasing temperature as a rule. These temperature layers lead in particular to also variable vertical temperature gradients in the machine bed. The temperature gradient that forms in the machine results in thermoelastic deformations. As shown in Fig. 3 (basic illustration), the machine bed bulges relatively evenly by the amount f _{1 '} by the temperature change shown from ϑ ₀ to ϑ ₁ over the height H.

Dadurch verlagern sich bei waagerechten Bearbeitungsmaschinen Tische und Ständer gegenläufig, und es kommt zu einer relativen Bewegung zwischen Werkzeug und Werk stück in Form einer Abstandsänderung f₂ und einer Winkeländerung bzw. Verdrehung fα. Dies führt zu maßlichen und geometrischen Fertigungsfehlern am Werkstück. As a result, tables and stands move in opposite directions in horizontal processing machines, and there is a relative movement between the tool and workpiece in the form of a change in distance f ₂ and an angle change or rotation fα. This leads to dimensional and geometric manufacturing errors on the workpiece.

Zur Beherrschung des thermischen Verhaltens von Maschinen werden verschiedene Wege beschritten. Die bei Präzisionsmaschinen praktizierte Aufstellung in klimatisierten Räumen ist sehr investitionsintensiv und im Betrieb teuer. Sie wird bei höchsten Genau igkeitsforderungen angewendet. Als konstruktive Maßnahmen zur Minderung des ther mischen Fehlers der Maschine sind bekannt: Verringerung der Wärmeentstehung in La gern und Führungen, Isolation und Auslagerung von Wärmequellen, thermosymmetri scher Maschinenaufbau mit kurzen thermischen Dehnlängen, Verbesserung der Wärme abfuhr aus thermisch belasteten Baugruppen, Einsatz von Keramischen- und Kohlen stoffaser-Verbundwerkstoffen, Kühlmaßnahmen für Maschinenbaugruppen. Diese Maß nahmen sind teilweise sehr teuer (Keramische und Kohlenstoffaser-Verbundwerkstoffe, Temperierkreisläufe) bzw. führen im Hinblick auf die Verringerung der thermoelastischen Verformung des Maschinenbetts nicht zum gewünschten Erfolg.Various are used to control the thermal behavior of machines Treaded paths. The installation in air-conditioned systems used in precision machines Clearing is very investment-intensive and expensive to operate. It will be at the highest accuracy claims are applied. As constructive measures to reduce the ther mixing errors of the machine are known: reduction of heat generation in La like and guides, insulation and outsourcing of heat sources, thermosymmetri machine construction with short thermal expansion lengths, improvement of heat Removal from thermally loaded assemblies, use of ceramic and coal fiber composite materials, cooling measures for machine assemblies. This measure are sometimes very expensive (ceramic and carbon fiber composites, Temperature control circuits) or lead in terms of reducing the thermoelastic Deformation of the machine bed does not lead to the desired success.

Zur Korrektur bereits entstandener thermischer Verlagerung an CNC-Maschinen dienen direkt und indirekt steuerungstechnische Kompensationsmaßnahmen mit Hilfe der Wegmeßsysteme. Diese kompensieren nur achsparallele Maßfehler. Zur Kompensation von Kippungen sind modellbasierte Methoden zur Lagesicherung von Baugruppen durch geregelte piezoelektrische Aktoren bekannt. Diese Methoden sind ebenfalls konstruktiv sehr aufwendig.Serve to correct thermal shifts on CNC machines that have already occurred direct and indirect control measures with the help of Position measuring systems. These only compensate for dimensional errors parallel to the axis. For compensation von Tippungen are model-based methods for securing the position of assemblies regulated piezoelectric actuators known. These methods are also constructive very complex.

Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 31 07 642 C2 ein Maschinengestell aus Keramik bekannt. Ein derartiges Maschinengestell besteht aus einer Mehrzahl schichtweise an geordneter Blöcke, die zunächst geformt und dann gestapelt und schließlich geglüht werden, um das Maschinengestell zu bilden, das eine verbesserte Festigkeit bzw. Stei figkeit und ein erhöhtes Schwingunsdämpfungsvermögen aufweist. Bei einem derart ausgebildeten Maschinengestell ist die Wärmeausdehnung und Schrumpfung, falls vor handen, äußerst stabil.Furthermore, DE 31 07 642 C2 describes a ceramic machine frame known. Such a machine frame consists of a plurality of layers ordered blocks that are first shaped and then stacked and finally annealed be to form the machine frame, which has an improved strength or Stei ability and an increased vibration damping ability. With such a trained machine frame is thermal expansion and shrinkage if before act, extremely stable.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Maschinenteil, insbesondere ein Ma schinenbett, das in Schichten aufgebaut ist, anzugeben, bei dem auf einfache und ko stengünstige Weise der Maßfehler aufgrund unterschiedlicher Erwärmung verringert ist.It is the object of the present invention, a machine part, in particular a Ma Shine bed, which is built up in layers, to specify in which simple and knockout most cost-effective way the dimensional error is reduced due to different heating.

Diese Aufgabe wird durch ein Maschinenteil, insbesondere Maschinenbett, das in Schichten aufgebaut ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jeweiligen Schichten unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei der Wärmeausdeh nungskoeffizient einer Schicht in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung der Schicht relativ zu einer Temperaturänderung zumindest einer weiteren Schicht des Ma schinenteils gewählt ist, und die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Schichten in Richtung auf eine Wärmequelle abnehmen und/oder in Richtung auf eine Wärmesenke zunehmen.This task is performed by a machine part, in particular a machine bed, which Layers is constructed, according to the invention solved in that the respective layers have different coefficients of thermal expansion, the thermal expansion coefficient of a layer as a function of a change in temperature of the Layer relative to a change in temperature of at least one further layer of Ma part is selected, and the thermal expansion coefficient of the layers in Decrease towards a heat source and / or towards a heat sink increase.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.Advantageous developments of the invention are set out in the subclaims.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Ver bindung mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:The present invention is explained below using an exemplary embodiment in Ver binding explained in more detail with the figures. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Maschinenbetts aus Polymerbeton schichten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gemäß dem Ausführungsbeispiel in einem ersten Zustand und einem zweiten Zu stand, Fig. 1 is a schematic representation of a machine bed of polymer concrete layers with different thermal expansion coefficients according to the embodiment in a first state and a second to stand,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Maschinenbetts aus Polymerbetonschichten mit einheitlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem ersten und einem zweiten Zustand, Fig. 2 is a schematic representation of a conventional machine bed of polymer concrete layers with uniform coefficient of thermal expansion in a first and a second state,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Werkzeugmaschine. Fig. 3 is a schematic representation of a conventional machine tool.

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der näherungsweisen Er mittlung der Wölbung eines Elementes mit einheitlichen Wärmeausdeh nungskoeffizienten. Fig. 4 is a schematic representation for explaining the approximate determination of the curvature of an element with uniform thermal expansion coefficients.

In Fig. 4 ist schematisch die Ermittlung der Wölbung f für ein Element bzw. ein Maschi nenbett mit einheitlichem Wärmeausdehnungskoeffizient dargestellt. Näherungsweise wird davon ausgegangen, daß die theoretische Längenänderung durch die Tempera turänderung vollständig in Form einer Wölbung des Elements auftritt. Daraus ergibt sich folgender vereinfachter Zusammenhang:
In Fig. 4, the determination of the curvature f for an element or a machine bed with a uniform coefficient of thermal expansion is shown schematically. It is approximately assumed that the theoretical change in length due to the temperature change occurs entirely in the form of a curvature of the element. This results in the following simplified relationship:

Stellt man nun diesen Zusammenhang um zu
Now put this connection around

und setzt entsprechend ein
and deploys accordingly

ΔL = α . L . Δϑ,
ΔL = α. L. Δϑ,

so lautet die Formel für die näherungsweise Berechnung der Wölbung:
this is the formula for the approximate calculation of the curvature:

wobei
f = Wölbung [mm]
L = Länge des Bettes [m]
ΔL = Längenänderung [mm]
α = Wärmeausdehnungskoeffizient [K^-1]
Δϑ = Temperaturänderung [K]
H = Höhe des Bettes [m]in which
f = curvature [mm]
L = length of bed [m]
ΔL = change in length [mm]
α = coefficient of thermal expansion [K ^-1 ]
Δϑ = temperature change [K]
H = height of the bed [m]

In Fig. 2 ist schematisch ein herkömmliches Maschinenbett als Beispiel für eine her kömmliche Maschinenbaugruppe bzw. Maschinenteil in einem ersten Zustand A und ei nem zweiten Zustand B dargestellt. Beispielhaft wird angenommen, daß das Maschinen bett 10 eine Ausgangslänge l = 2000 mm und eine Ausgangshöhe h = 500 mm aufweist. Weiterhin wird angenommen, daß das Maschinenbett aus Polymerbeton einen Wärme ausdehnungskoeffizienten α von 12 . 10^-6 K^-1 aufweist. Das in Fig. 2 schematisch dar gestellte Maschinenbett 10 ist beispielhaft in drei gleich hohe Abschnitte bzw. Schichten a', b', c' unterteilt.In Fig. 2, a conventional machine bed is schematically shown as an example of a conventional machine assembly or machine part in a first state A and egg nem second state B. As an example, it is assumed that the machine bed 10 has an initial length l = 2000 mm and an initial height h = 500 mm. It is also assumed that the machine bed made of polymer concrete has a coefficient of thermal expansion α of 12. 10 ^-6 K ^-1 . The machine bed 10 shown schematically in FIG. 2 is exemplarily divided into three sections or layers a ', b', c 'of equal height.

Im Zustand A wird angenommen, daß alle Abschnitte (Schichten) des Maschinenbetts 10 die gleiche Temperatur und die gleiche Ausgangslänge l aufweisen. In state A it is assumed that all sections (layers) of the machine bed 10 have the same temperature and the same initial length l.

Geht man von einer Temperaturänderung (Erhöhung) des untersten Abschnitts c' von Δϑ₃ = 0,5 K, des mittleren Abschnitts b' von Δϑ₂ = 1 K und des oberen Abschnitts a' von Δϑ₁ = 1,5 K aus (dies entspricht z. B. der Temperaturschichtung in einer Werkhalle), so stellt sich der Zustand B ein. Wie in Fig. 2 schematisch gezeigt, ergeben sich für die Abschnitte a' bis c' aufgrund der unterschiedlichen Temperatur unterschiedliche Länge nänderungen. So ergibt sich für den unteren Abschnitt c' eine theoretische Längenände rung von Δlc' = 0,012 mm, für den mittleren Abschnitt b' von Δlb' = 0,024 mm und für den oberen Abschnitt a' von Δla' = 0,036 mm, wenn näherungsweise eine freie Wärmedeh nung angenommen wird. Unter diesen Voraussetzungen ergibt sich für die beispielhafte Betrachtung eines herkömmlichen Maschinenbetts 10 eine maximale Längendifferenz zwischen dem unteren Abschnitt c' und dem oberen Abschnitt a' von 0,024 mm.If one assumes a temperature change (increase) of the lowest section c 'of Δϑ ₃ = 0.5 K, the middle section b' of Δϑ ₂ = 1 K and the upper section a 'of Δϑ ₁ = 1.5 K (this corresponds, for example, to the temperature stratification in a workshop), state B is set. As shown schematically in FIG. 2, there are different length changes for the sections a 'to c' due to the different temperature. For the lower section c 'there is a theoretical change in length of Δlc' = 0.012 mm, for the middle section b 'of Δlb' = 0.024 mm and for the upper section a 'of Δla' = 0.036 mm, if approximately a free one Thermal expansion is assumed. Under these conditions, a maximum length difference between the lower section c 'and the upper section a' of 0.024 mm results for the exemplary consideration of a conventional machine bed 10 .

Durch die integrale Ausbildung des Maschinenbetts 10 ist es den einzelnen Abschnitten (Schichten) a' bis c' jedoch nicht möglich die oben genannte theoretische freie thermi sche Längenänderung vollständig auszuführen, so daß die genannte Längendifferenz unter den vereinfachten Annahmen rechnerisch zu einer Wölbung f1 des herkömmlichen Maschinenbetts 10 von 0,018 mm führt.Due to the integral design of the machine bed 10 , it is not possible for the individual sections (layers) a 'to c' to carry out the above-mentioned theoretical free thermal length change completely, so that the length difference under the simplified assumptions arithmetically leads to a curvature f1 of the conventional one Machine bed 10 of 0.018 mm leads.

Wird ausgehend vom Zustand A der untere Abschnitt c' des in Verbindung mit Fig. 2 be schriebenen Maschinenbetts 10 um Δϑ₃ = 1 K erwärmt, der mittlere b' um Δϑ₂ = 2 K und der obere Abschnitt a' um Δϑ₁ = 3 K erwärmt, so ergeben sich theoretische Längen änderungen für den unteren Abschnitt c' von Δlc' = 0,024 mm, für den mittleren Abschnitt b' von Δlb' = 0,048 mm und für den oberen Abschnitt a' von Δla' = 0,072 mm. Dieses führt entsprechend zu einer maximalen Differenz von 0,048 mm, die rechnerisch eine Wöl bung f1 von 0,036 mm bewirkt.Starting from state A, the lower section c 'of the machine bed 10 described in conjunction with FIG. 2 is heated by Δϑ ₃ = 1 K, the middle section b' by Δϑ ₂ = 2 K and the upper section a 'by Δϑ ₁ = 3 K warmed, there are theoretical changes in length for the lower section c 'of Δlc' = 0.024 mm, for the middle section b 'of Δlb' = 0.048 mm and for the upper section a 'of Δla' = 0.072 mm. This leads accordingly to a maximum difference of 0.048 mm, which arithmetically causes a curvature f1 of 0.036 mm.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Maschinenbetts 1 beispielhaft für eine Ma schinenbaugruppe bzw. Maschinenteil in einem ersten Zustand A und einem zweiten Zustand B gezeigt. Um dieses Ausführungsbeispiel mit dem in Fig. 2 gezeigten her kömmlichen Maschinenbett 10 vergleichen zu können, wird auch für das Ausführungs beispiel in Fig. 1 angenommen, daß das Maschinenbett 1 eine Ausgangslänge l = 2000 mm und eine Ausgangshöhe h = 500 mm aufweist. In beispielhafter Weise ist das Ma schinenbett 1 aus drei gleich hohen Schichten aus Polymerbeton aufgebaut. Dabei weist die oberste Schicht a einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_a = 12 . 10^-6 K^-1, die mitt lere Schicht b einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_b = 18 . 10^-6 K^-1 und die unterste Schicht c einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_c = 36 . 10^-6 K^-1 auf.In Fig. 1 an embodiment of a machine bed 1 by way of example schin assembly for a Ma or machine part shown in a first state and a second state A B. In order to compare this embodiment with the conventional machine bed 10 shown in FIG. 2, it is also assumed for the embodiment in FIG. 1 that the machine bed 1 has an initial length l = 2000 mm and an initial height h = 500 mm. In an exemplary manner, the machine bed 1 is constructed from three equal layers of polymer concrete. The uppermost layer a has a coefficient of thermal expansion α _a = 12. 10 ^-6 K ^-1 , the middle layer b has a coefficient of thermal expansion α _b = 18. 10 ^-6 K ^-1 and the bottom layer c has a coefficient of thermal expansion α _c = 36. 10 ^-6 K ^-1 .

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist Polymerbeton als Beispiel für einen Werkstoff zur Bildung des Maschinenbetts 1 gewählt. Bei einem derartigen Polymerbeton kann durch unterschiedliche mineralische Grundstoffe, Bindemittel und entsprechende Zu satzstoffe sowie deren Mischungsverhältnis der Wärmeausdehnungskoeffizient unter schiedlich gestaltet werden. Somit können aus diesem Werkstoff bei der Verwendung einer einzigen Mischung Maschinenbetten oder -teile mit über die gesamte Struktur ein heitlichem, vorbestimmten Wärmeausdehnungskoeffizient hergestellt werden. Bei Ver wendung unterschiedlicher Mischungen kann aus diesem Werkstoff ein Maschinenbett 1 (oder ein Maschinenteil) mit Schichten oder lokalen Abschnitten hergestellt werden, die unterschiedliche vorbestimmte Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.In the exemplary embodiment shown, polymer concrete is selected as an example of a material for forming the machine bed 1 . In such a polymer concrete, the coefficient of thermal expansion can be designed differently using different mineral raw materials, binders and corresponding additives and their mixing ratio. This means that machine beds or parts with a uniform, predetermined coefficient of thermal expansion can be produced from this material when using a single mixture. If different mixtures are used, a machine bed 1 (or a machine part) with layers or local sections which have different predetermined coefficients of thermal expansion can be produced from this material.

Wie bereits in Verbindung mit Fig. 2 erläutert, wird auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 angenommen, daß im Zustand A alle Schichten a bis c die gleiche Tempe ratur und die gleiche Ausgangslänge aufweisen. Geht man bei dem Maschinenbett 1 von einer Temperaturänderung (Erhöhung) der untersten Schicht c von Δϑ₃=0,5 K, der mittleren Schicht b von Δϑ₂ = 1 K und der obersten Schicht a von Δϑ₁ = 1,5 K aus, so stellt sich der Zustand B ein. Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, ändert sich die Länge der Schichten a bis c aufgrund der Temperaturänderung. So ergibt sich für den unteren Abschnitt c eine theoretische Längenänderung von Δlc = 0,036 mm, für den mittleren Abschnitt b von Δlb = 0,036 mm und für den oberen Abschnitt a von Δla = 0,036 mm, wenn näherungsweise eine freie Wärmeausdehnung angenommen wird. Unter diesen Voraussetzungen ergibt sich für die beispielhafte Betrachtung des Maschinenbetts 1 ge mäß des Ausführungsbeispiels keine Längendifferenz zwischen der unteren Schicht c und der oberen Schicht a in dem Maschinenbett 1.As already explained in connection with FIG. 2, it is also assumed in the embodiment according to FIG. 1 that in state A all layers a to c have the same temperature and the same initial length. If the machine bed 1 is based on a temperature change (increase) in the lowest layer c of Δϑ ₃ = 0.5 K, the middle layer b of Δϑ ₂ = 1 K and the top layer a of Δϑ ₁ = 1.5 K, the state B is established. As shown schematically in Fig. 1, the length of the layers a to c changes due to the temperature change. This results in a theoretical change in length of Δlc = 0.036 mm for the lower section c, of Δlb = 0.036 mm for the middle section b and of Δla = 0.036 mm for the upper section a if approximate free thermal expansion is assumed. Under these conditions, the machine bed 1 accelerator as the embodiment is obtained for the exemplary consideration any difference in length between the lower layer c and the upper layer a in the machine bed. 1

Da bei dem Maschinenbett 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel unter den gleichen ther mischen Bedingungen, wie sie in Verbindung mit dem herkömmlichen Maschinenbett 10 (in Fig. 2, gezeigt) beschrieben sind, keine Längendifferenz auftritt, bildet sich keine Wölbung des Maschinenbetts gemäß dem Ausführungsbeispiel, das die Schichten aus Polymerbeton mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Das ge zeigte Ausführungsbeispiel bezieht sich in beispielhafter Weise auf eine vertikale Tem perturschichtung mit Temperaturänderungen, die vom Fundament (Boden) ausgehend nach oben hin abnehmen. Bei anders gearteter Temperaturschichtung ist der Aufbau des Maschinenteils bzw. Maschinenbetts bezüglich der Wärmeausdehnungskoeffizienten anzupassen. Insbesondere kann sowohl die Gestaltung, wie beispielsweise die Höhe der einzelnen Schichten als auch die Auswahl der Wärmeausdehnungskoeffizienten der ein zelnen Schichten daran angepaßt werden. Dabei sind beispielsweise auch vertikale Temperaturschichtungen infolge einseitiger Sonneneinstrahlung, Heizkörperstrahlung oder geöffneten Hallentoren zu berücksichtigen.Since no length difference occurs in the machine bed 1 according to the exemplary embodiment under the same thermal mixing conditions as described in connection with the conventional machine bed 10 (shown in FIG. 2), no curvature of the machine bed according to the exemplary embodiment occurs which has layers of polymer concrete with different coefficients of thermal expansion. The ge shown embodiment relates in an exemplary manner to a vertical tem pertur stratification with temperature changes that decrease starting from the foundation (floor) upwards. If the temperature stratification is different, the structure of the machine part or machine bed must be adapted with regard to the thermal expansion coefficient. In particular, both the design, such as the height of the individual layers, and the selection of the thermal expansion coefficients of the individual layers can be adapted to it. For example, vertical temperature stratification due to unilateral solar radiation, radiator radiation or open hall gates must also be taken into account.

Wird ähnlich, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, bei dem Maschinenbett 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel vom Zustand A ausgehend die untere Schicht c um Δϑ₃ = 1 K erwärmt, die mittlere Schicht b um Δϑ₂ = 2 K und die obere Schicht a um Δϑ₁ = 3 K erwärmt, so ergeben sich theoretische Längenänderungen für die untere Schicht c von Δlc = 0,072 mm, für die mittlere Schicht b von Δlb = 0,072 mm und für die obere Schicht a von Δla = 0,072 mm. Dies führt ebenfalls zu keiner Längenänderungsdifferenz inner halb des Maschinenbetts 1. Auch unter diesen Bedingungen tritt keine Wölbung des Ma schinenbetts 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel auf.Similarly, as described in connection with FIG. 2, in the machine bed 1 according to the exemplary embodiment, starting from state A, the lower layer c is heated by Δϑ ₃ = 1 K, the middle layer b by Δϑ ₂ = 2 K and the upper layer a Heated by Δϑ ₁ = 3 K, there are theoretical changes in length for the lower layer c of Δlc = 0.072 mm, for the middle layer b of Δlb = 0.072 mm and for the upper layer a of Δla = 0.072 mm. This also does not lead to a difference in length change within the machine bed 1 . Even under these conditions, there is no curvature of the machine bed 1 according to the exemplary embodiment.

Durch den oben gemachten beispielhaften Vergleich eines herkömmlichen Maschinen betts mit einem Maschinenbett aus Sandwich-Polymerbeton, das aus verschiedenen Schichten mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizent aufgebaut ist, wird deut lich, daß das Maschinenbett 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel unter gleichen thermi schen Bedingungen keine Wölbung im Gegensatz zu dem herkömmlichen Maschinen bett 10 aufweist.By the exemplary comparison made above of a conventional machine bed with a machine bed made of sandwich polymer concrete, which is composed of different layers with different coefficients of thermal expansion, it becomes clear that the machine bed 1 according to the exemplary embodiment has no curvature under the same thermal conditions, in contrast to that conventional machine bed 10 has.

Bei dem in Verbindung mit Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel ergibt sich durch die spezielle Gestaltung unter den genannten Bedingungen keine Wölbung des Maschinen betts. Bei Änderungen der entsprechenden Parameter können sich auch bei dem Ma schinenbett gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Wölbung des Maschinenbetts erge ben. Unter gleichen Bedingungen ist die Wölbung des Maschinenbetts gemäß dem Ausführungsbeispiel jedoch deutlich geringer als die Wölbung des in Verbindung mit Fig. 2 erläuterten herkömmlichen Maschinenbetts.In the exemplary embodiment explained in connection with FIG. 1, there is no curvature of the machine bed due to the special design under the conditions mentioned. If the corresponding parameters change, a curvature of the machine bed can also result in the machine bed according to the exemplary embodiment. Under the same conditions, however, the curvature of the machine bed according to the exemplary embodiment is significantly less than the curvature of the conventional machine bed explained in connection with FIG. 2.

Somit werden bei einem Maschinenteil und insbesondere einem Maschinenbett, das in Abschnitten bzw. Schichten aufgebaut ist, wobei die jeweiligen Abschnitte oder Schich ten unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, Fertigungsfehler bzw. Fertigungstoleranzen vermieden bzw. wesentlich verringert. Der Wärmeausdehnungs koeffizient einer Schicht ist in Abhängigkeit einer Temperaturänderung der Schicht relativ zu Temperaturänderungen der übrigen Schichten des Maschinenteils gewählt. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Wärmeausdehnungkoeffizienten der Schichten in Richtung auf eine Wärmequelle abnehmen, und/oder in Richtung auf eine Wärmesenke zunehmen zu las sen. Bei einem Maschinenbett ist es vorteilhaft, die Abschnitte als im wesentlichen hori zontal verlaufende Schichten auszubilden. Bei diesen horizontalen Schichten des Ma schinenbetts können in bevorzugter Weise die Wärmeausdehnungskoeffizienten von einer Standfläche ausgehend nach oben hin abnehmen. In bevorzugter Weise ist das Maschinenteil bzw. das Maschinenbett und insbesondere die genannten Schichten oder Abschnitte aus Polymerbeton gebildet.Thus, in a machine part and in particular a machine bed, which in Sections or layers is constructed, the respective sections or layers th have different coefficients of thermal expansion, manufacturing errors or Manufacturing tolerances avoided or significantly reduced. The thermal expansion coefficient of a layer is relative depending on a temperature change of the layer chosen to change the temperature of the other layers of the machine part. Farther it is advantageous to reduce the thermal expansion coefficients of the layers in the direction of a Decrease heat source, and / or increase toward a heat sink sen. In the case of a machine bed, it is advantageous to consider the sections as essentially horizontal to form zonal layers. With these horizontal layers of the Ma Schinenbetts can preferably the thermal expansion coefficient of starting from one of the standing areas. This is preferably Machine part or the machine bed and in particular the layers mentioned or Sections formed from polymer concrete.

Claims

1. Machine part, in particular machine bed, which is constructed in layers, characterized in that the respective layers (a, b, c) have different coefficients of thermal expansion (α _a , α _b , α _c ), the coefficient of thermal expansion ent (α _a , α _b , α _c ) of a layer (a, b, c) as a function of a change in temperature of the layer (a, b, c) relative to a change in temperature of at least one further layer (a, b, c) of the machine part, and the coefficients of thermal expansion (α _a , α _b , α _c ) of the layers (a, b, c) decrease in the direction of a heat source and / or increase in the direction of a heat sink.

2. Machine part according to claim 1, characterized in that the Ma rail part is a machine bed ( 1 ), wherein the layers (a, b, c) are formed substantially horizontally.

3. Machine part according to claim 2, characterized in that the coefficient of thermal expansion (α _a , α _b , α _c ) of the horizontal layers (a, b, c) of the machine bed ( 1 ) decreases starting from a footprint upwards.

4. Machine part according to one of claims 1 to 3, characterized in that the layers (a, b, c) are formed from polymer concrete.