ES2714685T3 - Maquina herramienta con componentes funcionales que generan calor durante el funcionamiento y procedimiento correspondiente - Google Patents

Abstract

Máquina herramienta con un bastidor de máquina, en el que están dispuestos componentes funcionales, que generan calor en el funcionamiento, y que presenta estructuras de espacios huecos (16) para la configuración de un circuito de circulación, en el que se hace circular un medio de refrigeración (23) dentro del bastidor de la máquina, en la que el bastidor de la máquina presenta primeras zonas, en las que están dispuestas los componentes funcionales que generan calor y segundas zonas, que están distanciadas de las primeras zonas, de manera que la entrada de calor generado a través de los componentes funcionales es menor en las segundas zonas que en las primeras zonas, y las estructuras de espacios huecos (16) presentan primeras secciones (13a), que estás dispuestas en las primeras zonas y segunda secciones (13b) que están dispuestas en las segundas zonas, en la que las estructuras de espacios huecos (16) que se encuentran en el bastidor de la máquina están dimensionadas de tal manera que durante la circulación del medio de refrigeración (23) desde las primeras secciones (13a) hasta las segundas secciones (13b) se disipa el calor introducido desde los componentes funcionales en las segundas zonas y de esta manera se realiza una igualación de la temperatura entre las primeras y las segundas zonas, en la que está prevista una bomba para la circulación del medio de refrigeración y las primeras secciones (13a) y las segundas secciones (13b) de las estructuras de espacios huecos forman un circuito cerrado, que está dispuesto totalmente dentro del bastidor de la máquina, de manera que tiene lugar la igualación de la temperatura dentro del bastidor de la máquina, caracterizada porque las estructuras de espacios huecos (16) para la configuración del circuito de circulación se forman, al menos en parte, por espacios huecos de una estructura de nervaduras (22) del bastidor de la máquina y en la que las estructuras de espacios huecos están conectadas entre sí a través de taladros pasantes.

Description

DESCRIPCION

Maquina herramienta con componentes funcionales que generan calor durante el funcionamiento y procedimiento correspondiente

La presente invencion se refiere a la atemperacion de una maquina herramienta, con componentes funcionales que generan calor durante el funcionamiento, que estan dispuestos en un bastidor de maquina.

Las maquinas herramientas presentan, en general, una trayectoria termica en virtud de los coeficientes de dilatacion termica existentes de los diferentes grupos de construccion y componentes del bastidor, en el funcionamiento. La trayectoria termica resulta a partir de la dilatacion termica lineal y a partir de las diferencias de temperatura, que se configuran en los componentes de maquinas herramientas. Las diferencias de temperatura en el bastidor de la maquina herramienta conducen a un dilatacion irregular de los diferentes componentes del bastidor y, por lo tanto, a una inexactitud elevada en el procesamiento de la pieza de trabajo. Esta inexactitud de procesamiento elevada es atribuible, por ejemplo, a la curvatura irregular condicionada por la temperatura de los carriles de grna en la bancada de la maquina herramienta.

La dilatacion condicionada por el calor de un carro 1 calentado de forma irregular de una maquina herramienta se muestra en la figura 1. La trayectoria termica representada resulta en este caso, por una parte, de la dilatacion termica lineal y, por otra parte, de las diferencias de temperatura en los componentes. La causa de las diferencias de temperatura es la introduccion irregular de calor en los componentes de la maquina herramienta. Los componentes estan conectados en un lado, por ejemplo, en grnas o con accionamientos, de manera que el lado conectado se calienta mas fuerte y mas rapido que el lado opuesto no conectado. De esta manera, resulta muy a menudo la situacion de que un componente del bastidor de una maquina herramienta presenta un lado caliente o bien un lado que se calienta rapidamente, sobre el que estan emplazados grnas y accionamientos, y un lado fno o bien un lado que se calienta mas lento y que se calienta menos fuertemente.

Un calentamiento irregular del carro 1 conduce a una modificacion regular de la longitud, ^A L, o bien a una modificacion regular de la altura, ^A H, como se representa en la figura 1. El carro 1 calentado de forma regular esta guiado sobre la grna 3 en la bancada de la maquina 2, de manera que como consecuencia del calentamiento uniforme no se produce ninguna curvatura de los ejes de procesamiento. En la practica, si embargo, no se consigue, en general, un calentamiento absolutamente uniforme del carro en el funcionamiento de la maquina herramienta. En comparacion con ello, en la figura 2 se representa un carro 1 calentado en un lado. El carro 1 presenta un lado superior y un lado inferior. El lado superior se calienta mas fuertemente. Como se muestra en la figura 1, el carro 1 esta guiado a lo largo de las grnas 3, el movimiento a lo largo de las grnas genera calor, de manera que la diferencia de la temperatura inferior, AT_abajo, es mas alta que la diferencia de la temperatura en el lado superior, AT_arriba, del carro. Debido a la diferencia de temperatura mas elevada en el lado inferior, resulta en el lado inferior una prolongacion, L_abajo, mayor condicionada por la temperatura que en el lado superior, L_arriba, y de esta manera resulta una flexion del carro 1. De este modo, el calentamiento irregular del carro 1 conduce a una modificacion bidimensional del eje longitudinal del carro. El carro 1 calentado de forma irregular junto con las grnas y la bancada de la maquina 2 se representan de nuevo en la figura 3. La curvatura del carro 1 conduce a una inexactitud elevada del procesamiento de la maquina herramienta como consecuencia del eje de procesamiento curvado.

Para la reduccion de las deformaciones que aparecen de la maquina herramienta calentada de manera irregular se conocen diferentes posibilidades.

Una posibilidad para compensar las deformaciones en una maquina herramienta calentada de forma irregular es la llamada compensacion tecnica por control. En este caso, se mide una temperatura y se calcula la modificacion del valor de medicion con un valor fijo, el llamado “factor de compensacion”. El valor calculado de esta manera se incluye como valor de correccion en la regulacion axial de la maquina respectiva. Este metodo muy extendido y, en general, habitual de la compensacion tiene, sin embargo, el inconveniente de que la compensacion tecnica de control es inadecuada para compensar una trayectoria de calor, cuyo valor depende de la posicion axial de la maquina herramienta. Las flexiones de un componente calentado de forma irregular no se pueden compensar de esta manera. Se conoce a partir del documento WO 2012/032423 A1 una maquina con un mecanismo de compensacion de este tipo. En este caso, se calcula la deformacion de la maquina por medio de instalaciones de deteccion y a continuacion se realiza a traves del dispositivo de correccion una compensacion de las desviaciones calculadas.

El documento WO 2013/012224 A2 se refiere a una estructura para la reduccion de la deformacion termica de una maquina herramienta. A traves de la prevision de tubos, que estan llenos con aceite refrigerante, se configura un circuito de refrigeracion por medio de una bomba.

El documento DE 601 33 C se refiere a una cepilladora de metal con una mesa y una bancada. Para evitar las tensiones termicas y las dilataciones termicas de la bancada y de la mesa, se llenan total o parcialmente con un Ifquido una mesa configurada como deposito hueco y una bancada configurada como deposito hueco.

Otra posibilidad es la atemperacion pasiva de una maquina herramienta. Esta posibilidad se emplea sobre todo en maquinas rectificadoras. Las maquinas rectificadoras respectivas estan realizadas normalmente como maquinas de bancada plana. Todos los carros y porta-herramientas se disponen por encima de la bancada de la maquina. El refrigerante del proceso es alimentado no solo al lugar de la tension, sino que se utiliza tambien para rociar estructuras sobre la bancada de la maquina. De esta manera, se evita una diferencia de temperatura fuerte entre los componentes de la maquina y de este modo no se puede desarrollar una trayectoria de calor alta. Sin embargo, la efectividad de este metodo esta limitada automaticamente cuando la maquina respectiva no es una maquina de lecho plano. Entonces se albergan componentes voluminosos de la maquina la mayona de las veces detras de cubiertas, que impiden una humidificacion directa con el refrigerante del proceso. Esta limitacion se aplica, por lo tanto, para la parte muy preponderante de las maquinas de torno y las maquinas fresadoras y tambien para las maquinas rectificadoras grandes. Ademas, en este tipo de atemperacion pasiva de la maquina herramienta no es posible un procesamiento en seco, es decir, un procesamiento sin lubricante de proceso. Se conoce a partir del documento DE 4132822 A1 una refrigeracion de este tipo. En este caso se pulveriza refrigerante por medio de una tobera de pulverizacion libremente pivotable sobre lugares predeterminados de la maquina herramienta para refrigerar estos lugares.

Otra posibilidad ofrece la atemperacion activa de la maquina herramienta. En este caso, con la ayuda de una maquina refrigeradora se utiliza un medio, que se ha llevado a una temperatura fija o guiada de acuerdo con una variable de grna, para la atemperacion local de algunos de los componentes de las maquinas herramientas, De este modo se refrigeran especialmente los centros de la produccion de calor como por ejemplo los husillos o accionamientos. Se conoce a partir del documento DE 202012003528 U1 una instalacion para la compensacion de las deformaciones termicas en un husillo de motor. En este caso, se refrigera activamente un medio de refrigeracion a traves de una unidad de refrigeracion y se conduce a traves de un sistema de canales de refrigeracion alrededor de los grupos de construccion para refrigerarlos. El inconveniente de la atemperacion activa se puede ver, sin embargo, en los costes implicados con ello. Por kilovatio de potencia de refrigeracion hay que contar con unos costes de aproximadamente 1000 EUROS. Ademas, el equipo de refrigeracion en la maquina herramienta forma una nueva fuente de errores, puesto que puede fallar a menudo en entorno de produccion severo. Ademas, sobre la maquina y la pieza de trabajo actuan tambien factores ambientales. Asf, por ejemplo, una gran parte de las operaciones de mecanizacion por arranque de virutas se realizan con un refrigerante de proceso. Este puede ser o bien una emulsion o un aceite de corte. Si este medio tiene otra temperatura que el medio refrigerante, esto conducira mas bien a una configuracion de diferencias de temperatura en el componente. La refrigeracion activa del refrigerante de proceso adicionalmente a la atemperacion activa de la maquina herramienta a un nivel comun, representa una solucion de alta tecnologfa, que esta unida con una elevacion fuerte de los costes y de la complejidad de la maquina. Las atemperaciones activa y pasiva mencionadas presentan, condicionadas por el principio, tambien el inconveniente de que no pueden impedir la configuracion de diferencias de temperatura en estos componentes. Un cometido es configurar una maquina herramienta del tipo indicado al principio de manera que se eviten o bien se reduzcan los inconvenientes mencionados anteriormente. Otro cometido de la presente invencion reside en reducir los desplazamientos termicos en la maquina herramienta sin mucho gasto termico.

Estos cometidos se solucionan por medio de las caractensticas de las reivindicaciones independientes de la patente. Las reivindicaciones dependientes se refieren a formas de realización ventajosas de la invencion. La maquina herramienta de acuerdo con la invencion presenta un bastidor de maquina, en el que estan dispuestos componentes funcionales que generan calor en el funcionamiento. Dentro del bastidor de la maquina estan configuradas unas estructuras de espacios huecos para la configuracion de un circuito de circulacion, en el que se hace circular un medio de refrigeracion dentro del bastidor de la maquina. El bastidor de la maquina presenta primeras zonas, en las que estan dispuestos los componentes funcionales que generan calor y segundas zonas, que estan distan ciadas de las primeras zonas. La entrada de calor generado a traves de los componentes funcionales en las segundas zonas es menor que en las primeras zonas y las estructuras de espacios huecos presentan primeras secciones, que estan dispuestas en las primeras zonas y segundas secciones, que estan dispuestas en las segundas zonas. Las estructuras de espacios huecos que se encuentran en el bastidor de la maquina estan dimensionadas de tal forma que durante la circulacion del medio de refrigeracion desde las primeras secciones a las segundas secciones se disipa el calor introducido desde los componentes funcionales en las segundas zonas y de esta manera se realiza una compensacion de la temperatura entre las primeras y las segundas zonas. Por medio de la compensacion termica realizada a traves de la circulacion del medio de refrigeracion desde las primeras secciones hacia las segundas secciones, se puede conseguir una atemperacion de circulacion pasiva economica de la maquina herramienta y se pueden reducir en gran medida los desplazamientos termicos de la maquina herramienta (especialmente las flexiones). Se compensan o al menos se reducen en gran medida las diferencias de la temperatura entre el lado caliente y el lado fno del bastidor. Por consiguiente, se evita o se reduce en gran medida la flexion de los grupos de construccion respectivos, lo que se aplica tambien para el desplazamiento termico, que resulta de ello. De esta manera, se eleva la exactitud de procesamiento de la maquina herramienta.

En contra del principio muy extendido de la disposicion exclusiva de los canales de circulacion directamente en los generadores de calor, como por ejemplo en la refrigeracion de los husillos mencionada anteriormente, los canales de acuerdo con la invencion estan previstos tanto en las zonas generadoras de calor de la maquina herramienta como tambien en las zonas sin generadores de calor. A diferencia del estado de la tecnica, no esta prevista tampoco ninguna maquina de refrigeracion, sino que a traves de la circulacion del medio de refrigeracion dentro de las estructuras de espacios huecos tiene lugar una compensacion de la temperatura dentro del bastidor de la maquina. Por lo tanto, en efecto, aumenta la temperatura general del bastidor de la maquina, pero se eliminan las diferencias de la temperatura dentro del bastidor de la maquina. De este modo, con la presente invencion se rompe el principio predominante de que solamente se puede conseguir la exactitud de procesamiento de la maquina herramienta a traves de una refrigeracion de las zonas calientes de la maquina herramienta porque segun la invencion el calor de los componentes funcionales de utiliza para el calentamiento uniforme de todo el bastidor de la maquina y de esta manera este no se disipa en un lado en una maquina de refrigeracion.

El volumen y la geometna de los espacios huecos se pueden dimensionar seleccionando la superficie del espacio hueco de tal manera que resulta una transmision de calor suficiente entre el material del componente y el medio. Como regla general basica puede servir seleccionar la superficie de transmision de calor de tal manera que la cantidad de calor transmisible en el caso de una diferencia reducida de la temperatura entre el material y el medio corresponda al multiplo de acoplamiento termico en el componente. El tecnico conoce claramente que, sobre la base de la seleccion del material del bastidor de la maquina, especialmente en funcion de los coeficientes termicos (y del coeficiente de transmision de calor) del material seleccionado, sobre la base de la potencia de la bomba seleccionada y de la velocidad de circulacion maxima alcanzable implicada con ello del medio de refrigeracion y de la entrada maxima de calor alcanzable de los componentes funcionales generadores de calor en el bastidor de la maquina se pueden dimensionar las secciones transversales de los taladros y las estructuras de espacios huecos, de tal manera que se pueda alcanzar el gradiente maximo de temperatura deseado en el bastidor de la maquina (de 5°C y con preferencia de 3°C y mas preferido de 2°C). En este caso, hay que tener en cuenta claramente tambien las propiedades (como capacidad termica y viscosidad) del refrigerante seleccionado. Ademas, se pueden calcular las dimensiones necesarias sin problemas a traves de procedimientos de ensayo rutinarios.

La maquina herramienta puede estar configurada de tal forma que las primeras secciones y las segundas secciones de las estructuras de espacios huecos pueden formar un circuito cerrado, que puede estar dispuesto totalmente dentro del bastidor de la maquina.

La disposicion completa de dicho circuito dentro del bastidor de la maquina conduce a una reduccion adicional de las diferencias de temperatura en el bastidor de la maquina, puesto que todas las secciones del circuito cerrado son conducidas dentro del bastidor de la maquina y de esta manera se pueden reducir las influencias ambientales sobre el circuito. A traves de esta configuracion se evita, ademas, tener que prever conductos de conexion externos para el transporte del refrigerante. Puesto que todas las estructuras de espacios huecos estan dispuestas dentro del bastidor de la maquina, se eleva adicionalmente la eficiencia de la atemperacion de circulacion pasiva de la maquina herramienta. La compensacion de la temperatura tiene lugar, ademas, solo a traves del bastidor de la maquina, sin la utilizacion de una maquina de refrigeracion. Puesto que no debe emplearse ninguna maquina de refrigeracion, se pueden reducir los costes para la prevencion de in exactitudes de procesamiento condicionadas tecnicamente de la maquina herramienta.

Una configuracion ventajosa de la maquina herramienta comprende estructuras de espacio hueco, que se forma al menos en parte por una estructura de nervaduras del bastidor de la maquina. Puesto que los bastidores de las maquinas presentan normalmente por norma una estructura de nervaduras, las estructuras de espacios huecos presentes de esta estructura de nervaduras se pueden utilizar para la con figuracion de las estructuras de espacios huecos mencionadas anteriormente para la conduccion del medio de refrigeracion. De esta manera, las estructuras ya presentes del bastidor de la maquina pueden asumir varias funciones y de esta manera pueden configurar una atemperacion de circulacion pasiva economica de la maquina herramienta. De este modo, ademas, se puede reducir el numero de los componentes necesarios y se pueden evitar taladros adicionales, lo que es de nuevo eficiente y economico.

La maquina herramienta puede alojar un medio de refrigeracion, que puede ser atemperado exclusivamente a traves del bastidor de la maquina. Puesto que el medio de refrigeracion se puede atemperar exclusivamente debido al transporte de calor desde las primeras secciones hacia las segundas secciones, es posible configurar una atemperacion de circulacion pasiva economica de una maquina herramienta. De acuerdo con ello, la presente atemperacion no necesita aparatos de refrigeracion activos, que refrigeren de manera costosa y cara el medio de refrigeracion. Ademas, de esta manera es posible reducir las diferencias de temperatura en el bastidor de la maquina, puesto que las zonas de la maquina no utilizadas en otro caso se pueden utilizar tambien para la atemperacion.

La maquina herramienta puede estar configurada como maquina de portico. En este caso, el bastidor de la maquina puede estar constituido por una bancada de maquina y por un montante. Los componentes funcionales generadores de calor pueden estar constituidos por un accionamiento y por gmas y las primeras y segundas secciones pueden estar disOpuestas tanto en el montante como tambien en la bancada de la maquina.

A traves de la disposicion de las primeras y segundas secciones en el montante como tambien en la bancada de la maquina es posible una reduccion efectiva de las diferencias de la temperatura. Las deformaciones en la maquina herramienta calentada de forma irregular se pueden reducir adicionalmente a traves de la atemperacion del montante y al mismo tiempo tambien de la bancada de la maquina. Ademas, se puede disipar tambien el calor de las gmas.

Las primeras secciones de las estructuras de espacio hueco pueden estar conectadas a traves de taladros pasantes con las segundas secciones de las estructuras de espacio huecos y los orificios de los taladros pasantes pueden estar cerrados en las superficies exteriores del bastidor de la maquina con tapas. Con preferencia, estas tapas estan realizadas de forma desprendible, de manera que para fines de mantenimiento se posibilita un acceso especialmente sencillo a los canales de refrigeracion a traves de desmontaje de las tapas desprendibles. En un ejemplo de realización especialmente ventajoso, las tapas estan configuradas parcial o totalmente transparentes, a traves de la utilizacion, por ejemplo, de cristal o de plasticos transparentes, de manera que se puede realizar la verificacion regular de los canales de refrigeracion sobre calcificacion o contaminacion sin desmontaje de las tapas. A traves de la prevision de taladros pasantes para la conexion de las estructuras de espacios huecos es posible configurar un circuito de refrigerante economico y sencillo, puesto que los taladros pasantes pueden conectar entre sf al mismo tiempo varias estructuras de espacios huecos y de esta manera se puede reducir el numero de los taladros. Los extremos abiertos de los taladros pasantes se pueden cerrar de manera sencilla con tapas, para que no salga refrigerante. Estas tapas pueden estar con figuradas tambien desmontables, de manera que se posibilita un mantenimiento sencillo de las estructuras de espacios huecos.

La maquina herramienta puede presentar una bancada de maquina y un montante con estructuras de espacios huecos, y estas estructuras de espacios huecos pueden estar conectadas entre sf de tal manera que el medio de refrigeracion puede fluir para la compensacion de diferencias de la temperatura a traves de los espacios huecos del montaje y de la bancada de la maquina. A traves de esta configuracion es posible una reduccion adicional de las diferencias de temperatura, puesto que el medio de refrigeracion puede fluir desde las estructuras de espacios huecos del montante hasta las estructuras de espacios huecos de la bancada de la maquina y de esta manera puede configurar un circuito comun.

De esta manera es posible hacer circular todo el medio de refrigeracion con una sola bomba. En un ejemplo de realización especial, la bancada de la maquina y/o el montante pueden estar constituidos de fundicion de mineral, de manera que se pueden conseguir una amortiguacion especialmente alta y una estabilidad alta de la temperatura. En el caso de utilizacion de fundicion de mineral, se pueden amortiguar las oscilaciones que aparecen en el funcionamiento de la maquina herramienta de 6 a 10 veces mas rapidamente que en el caso de la fundicion gris. El bastidor de la maquina herramienta puede estar constituido de fundicion gris. La fundicion gris puede presentar, ademas, una conductividad termica alta de por ejemplo 30 a 60 W/(m.K). A traves de la utilizacion de fundicion gris con alta conductividad termica se eleva adicionalmente la eficiencia de la atemperacion de circulacion pasiva de la maquina herramienta. La utilizacion de piezas fundidas posibilita, ademas, una integracion sencilla de las estructuras de espacios huecos en los nucleos de fundicion que deben preverse de todos modos. Las aberturas de los nucleos de fundicion pueden estar previstas, ademas, como conexion entre las diferentes estructuras de espacios huecos. De esta manera se consigue un efecto sinergico adicional y las aberturas que deben preverse de todos modos de las marcas de los nucleos (alojamiento del nucleo) en la fabricacion de piezas fundidas se utilizan como Canals de conexion de las estructuras de espacios huecos. Esto conduce a una reduccion adicional de costes y a un aumento de la eficiencia de la atemperacion de circulacion pasiva de la maquina herramienta.

La maquina herramienta puede presentar las estructuras de espacios huecos, que estan configuradas, al menos en parte, como canales de refrigeracion con secciones transversales redondas circulares y/o elfpticas. La utilizacion de secciones transversales redondas circulares y elfpticas (por ejemplo, en lugar de secciones transversales cuadradas) facilita el movimiento o bien el flujo del medio de refrigeracion dentro de los canales de refrigeracion. Ademas, de esta manera se reduce el numero de los cantos en los canales de refrigeracion, con lo que se puede reducir tambien el numero de los lugares en el circuito de refrigeracion, en los que se pueden formar deposiciones. La utilizacion de secciones transversales redondas circulares y elfpticas puede elevar, ademas, la resistencia estructural, especialmente la resistencia a la torsion, del bastidor de la maquina.

La maquina herramienta puede presentar estructuras de espacios huecos, que estan recubiertas. A traves del recubrimiento de las estructuras de espacios huecos se puede reducir la corrosion y la formacion de algas. Con preferencia, el recubrimiento interior de las estructuras de espacios huecos se puede basar un recubrimiento qmmico de mquel. Ademas, el recubrimiento se puede aplicar tambien a traves de inyeccion termica, por ejemplo, con la ayuda de inyeccion de plasma atmosferico o inyeccion por arco volt6aico para facilitar una capa sin interferencias. A traves de la baja porosidad de las capas durante la inyeccion termica se pueden conseguir rugosidades superficiales ventajosas y espesores reducidos de las capas. Una capa de proteccion de las estructuras de espacios huecos recubiertas esta en el intervalo de 0,05 a 1 |im, con preferencia entre 0,1 y 0,2 |im, y tiene un valor de rugosidad Ra de 0,01 - 5 |im y con preferencia de 0,03 - 0,09 |im. Tambien pueden estar presentes varias capas superpuestas. A traves de la sup0erficie lisa se facilita en gran medida el flujo de refrigerante en las estructuras de espacios huecos.

La maquina herramienta se puede accionar con un refrigerante de proceso adicionalmente al medio de refrigeracion mencionado. La temperatura del refrigerante de proceso para la refrigeracion directa del proceso de trabajo se puede adaptar a la temperatura del medio de refrigeracion a traves del intercambiador de calor. A traves de la adaptacion de las temperaturas se posibilita una reduccion adicional de las diferencias de las temperaturas.

La maquina herramienta puede presentar, ademas, un intercambiador de calor, que esta realizado como intercambiador de calor de placas. Un intercambiador de calor de placas posibilita un montaje plano y economizador de espacio en la maquina herramienta.

Puede estar prevista una bomba para la regulacion de la corriente volumetrica del medio de refrigeracion dentro de las estructuras de espacios huecos, y la potencia de la bomba y la seccion transversal de las estructuras de espacios huecos pueden estar disenadas de tal manera que la diferencia de temperatura maxima del medio de refrigeracion dentro del bastidor de la maquina entre las primeras secciones y las segundas secciones en el funcionamiento se puede limitar por debajo de 5°C, con preferencia por debajo de 2°C.

Las superficies interiores de los espacios huecos pueden estar dimensionadas de tal forma que la diferencia de temperatura maxima del medio de refrigeracion que circula lentamente (por ejemplo, velocidad de circulacion inferior a 40 l/min.) esta en las primeras y en las segundas secciones por debajo de 2°C. De acuerdo con ello, en funcion del calor maximo de los componentes funcionales que generan calor, las superficies interiores de los espacios huecos se pueden configurar de tal forma que se puede garantizar una distribucion uniforme de la temperatura en el funcionamiento de la maquina herramienta.

En una forma de realización especial, la relacion entre el volumen de las estructuras de espacios huecos (el llamado volumen hueco) para la recepcion del medio de refrigeracion y el volumen del componente respectivo del bastidor (volumen espacial) en el que se encuentran las estructuras de espacios huecos respectivas, esta con preferencia en el intervalo de 2:1 a 1:3 (volumen del componente del bastidor con respecto al volumen de las estructuras de espacios huecos del componente de bastidor respectivo). De esta manera, el volumen de las estructuras de espacios huecos respectivas es al menos el doble que el volumen del componente del bastidor. Puesto que las estructuras de espacios huecos presentan al menos el doble del volumen del bastidor de la maquina es posible elevar el transporte de calor interno sin tener que elevar en este caso la velocidad de circulacion del medio de refrigeracion. De esta manera, se reduce adicionalmente la diferencia de temperatura en el componente sin tener que elevar en este caso la potencia de la bomba.

La maquina herramienta puede comprender como componente funcional que genera calor adicionalmente a las grnas y accionamientos, una transmision. En el caso de inclusion de la transmision en los componentes funcionales que gen eran calor y la disipacion de calor implicada con ello, en maquinas con transmision se puede disipar tambien el calor de la transmision y de esta manera se puede conseguir una reduccion adicional de las diferencias de la temperatura en el bastidor de la maquina.

Las estructuras de espacios huecos de la bancada de la maquina se pueden disponer paralelas debajo de las grnas y el montante puede presentar solamente dos zonas. La disposicion de las estructuras de espacios huecos directa y paralelamente debajo de la bancada de la maquina y al mismo tiempo la prevision exclusiva de dos zonas en el montante conduce a una disipacion de calor efectiva desde la bancada de la maquina hasta el montante fno.

Un procedimiento para la atemperacion del bastidor de una maquina herramienta con componentes funcionales que generan calor en el funcionamiento, que estan dispuestos en el bastidor de la maquina, que presenta estructuras de espacios huecos, que configuran un circuito de circulacion, en el que se hace circular un medio de refrigeracion. El procedimiento comprende las etapas de hacer circular el medio de refrigeracion en el circuito de circulacion desde las primeras secciones hacia las segundas secciones y a la inversa, y absorber el calor a traves del medio de refrigeracion en las primeras secciones y ceder el calor a las segundas secciones, en el que el medio de refrigeracion puede distribuir el calor exclusivamente en el bastidor de la maquina. De esta manera es posible conseguir una atemperacion eficiente del bastidor de la maquina herramienta, sin utilizar una maquina de refrigeracion. En este caso, el procedimiento puede presentar las etapas de la circulacion del medio de refrigeracion para la compensacion de diferencias de la temperatura de las estructuras de espacios huecos del montante a las de la bancada de la maquina y a la inversa. De esta manera, es posible conseguir una atemperacion eficiente del bastidor de la maquina herramienta. El procedimiento puede presentar las etapas de que el medio de refrigeracion se bombeado a las segundas secciones de las segundas zonas de las estructuras de espacios huecos de un montante del portico de la maquina herramienta y a la inversa, y de que en otra etapa se bombea el medio de refrigeracion a las primeras secciones de las estructuras de espacios huecos de una viga transversal del portico de la maquina y a continuacion de retorno a las segundas secciones de las estructuras de espacios huecos del montante del portico de la maquina. De esta manera, es posible conseguir una atemperacion efectiva del bastidor de la maquina herramienta, puesto que se pueden reducir adicionalmente las diferencias de temperatura. A traves de la adaptacion de la temperatura de un refrigerante de proceso, que puede refrigerar directamente la zona procesada de la pieza de trabajo durante el proceso de trabajo, a la temperatura del medio de refrigeracion, a traves de un intercambiador de calor es posible conseguir una atemperacion todavfa mas eficiente del bastidor de la maquina herramienta, puesto que se pueden reducir todavfa mas las diferencias de la temperatura.

El procedimiento puede presentar las etapas de la circulacion del medio de refrigeracion desde las estructuras de espacios huecos de un montante hasta las estructuras de espacios huecos de la bancada de la maquina y a la inversa, y/o la circulacion del medio de refrigeracion desde las estructuras de espacios huecos del montante hasta las estructuras de espacios huecos de una viga transversal y a la inversa. De esta manera, es posible conseguir una atemperacion eficiente del bastidor de la maquina herramienta, puesto que se pueden reducir todavfa mas las diferencias de la temperatura.

La maquina herramienta puede comprender, ademas, sensores de temperatura. Los sensores de temperatura pueden estar dispuestos en las primeras y segundas zonas del bastidor de la maquina, de manera que se puede supervisar la diferencia de temperatura entre las zonas y es posible una regulacion de la corriente volumetrica del refrigerante en funcion de la temperatura medida. La corriente volumetrica se puede regular a traves de la bomba, de manera que en funcion del calor introducido de los componentes funcionales se puede alcanzar el gradiente maximo de la temperatura en el bastidor de la maquina (de 5°C y con preferencia de 3°C y mas preferido de 2°C), de manera que el gradiente de temperatura se calcula sobre la base de las temperaturas medidas en las primeras y en las segundas zonas, de modo que se puede reducir con mucha precision la deformacion del bastidor de la maquina. De manera alternativa o adicional, es posible medir a traves de bandas extensometricas la deformacion del bastidor, y sobre la base de la deformacion medida (en particular de la deformacion irregular) es posible regular la corriente volumetrica y de esta manera reducir la deformacion irregular a la medida deseada.

Las configuraciones ventajosas y otros detalles de la presente invencion se describen a continuacion con la ayuda de diferentes ejemplos de realización con referencia a las figuras esquematicas. En las figuras esquematicas se explica en detalle la atemperacion de circulacion pasiva de la maquina herramienta.

La figura 1 muestra un carro calentado de manera uniforme de la maquina herramienta.

La figura 2 muestra un carro calentado de manera irregular de la maquina herramienta.

La figura 3 muestra un carro calentado de manera irregular sobre las grnas de la bancada de la maquina. La figura 4 muestra el movimiento del carro calentado de forma irregular a lo largo de las grnas.

La figura 5 muestra una maquina herramienta con grupos de construccion calentados de manera irregular de la maquina herramienta.

La figura 6 muestra el desplazamiento de los puntos de medicion con respecto a la via axial en funcion del tiempo. La figura 7a muestra una maquina de portico con varios carros.

La figura 7b muestra un fragmento ampliado del bastidor de la maquina de portico.

La figura 8a muestra la posicion de la seccion A-A a traves del montante de la maquina de portico.

La figura 8b muestra la seccion A-A.

La figura 9a muestra la posicion de la seccion B-B en la maquina de portico.

La figura 9b muestra la seccion B-B.

La figura 10 muestra la curva del medio de refrigeracion a traves de toda la maquina.

Para la ilustracion de las repercusiones de los componentes calentados de forma irregular de la maquina herramienta se representa en la figura 4 el movimiento esquematico del carro 1 calentado de forma irregular a lo largo de las grnas 3. El carro 1 calentado de forma irregular no realiza ya un movimiento lineal, sino que recorre un arco. La posicion de trazos del carro 1 en la figura 4 representa la segunda posicion de desviacion maxima del carro 1, mientras que la ilustracion del carro 1 representada por medio de lmeas continuas representa el carro de la herramienta deformado de manera irregular en otra posicion maxima. El carro 1 no calentado se representa en la figura 4 para comparacion en su posicion de partida. En particular con la ayuda de los cantos exteriores del carro mencionado en las diferentes posiciones maximas se puede reconocer bien la repercusion del calentamiento irregular del carro 1 sobre la exactitud del movimiento alcanzable del carro. Por lo tanto, existe una fuerte dependencia de la exactitud del movimiento del carro 1 de la diferencia de la temperatura existente.

En la figura 5 se representa un ejemplo de las deformaciones de una maquina herramienta calentada de forma irregular. En este caso, no solo se representan las deformaciones de uno sino de dos componentes calentados de forma irregular de la maquina herramienta en la figura 5, a saber, del cajon del husillo 7 y del carro longitudinal 8. La presente invencion no esta limitada, sin embargo, a la maquina representada en la figura 5, sino que se puede aplicar a maquinas herramientas discrecionales como por ejemplos tornos, maquinas de embuticion, prensas mecanicas, maquinas de fabricacion y maquinas herramientas con varios husillos o configuraciones de varios carros. En este caso, es posible tanto una mecanizacion en seco como tambien una mecanizacion humeda.

La maquina representada en la figura 5 comprende un montante 5, que lleva el carro longitudinal y esta dispuesto sobre la para de la maquina 9. La mesa de la maquina 10, sobre la que se puede emplazar una pieza de trabajo, esta conectada a traves de una grna inclinada con la pata de la maquina 9. El cajon del husillo 7 con el husillo 6 esta guiado en la grna vertical del carro longitudinal 8. En la figura 5 se representa, por una parte, la posicion basica de la maquina herramienta en el estado fno. En la posicion basica, ni el cajon del husillo 7 ni el carro longitudinal 8 estan deformados. Estos se encuentran en la posicion basica en angulo recto entre sf. En el caso de un calentamiento irregular del cajon del husillo 7 con el husillo 6 y con el carro longitudinal 8, se provoca una deformacion irregular de estos componentes. Las deformaciones de los componentes se suman. Esto conduce a una deformacion del tipo de arco, como se representa en la figura 5. Las deformaciones de los grupos de construccion mencionados de la maquina herramienta se representan en la figura 5, pero exageradas para ilustracion.

Las repercusiones del calentamiento irregular de los grupos de construccion de las maquinas se manifiestan sobre todo en las posiciones extremas de la maquina herramienta. Con esta finalidad, en la figura 5 se representa, por una parte, la primera y, por otra parte, una segunda posicion maxima. En la primera posicion maxima de la maquina herramienta, el carro longitudinal 8 esta extendido al maximo en la direccion de la mesa de la maquina 10 y el cajon del husillo 7 esta bajado a lo largo de la grna vertical al maximo en la direccion de la mesa de la maquina 10. Las deformaciones irregulares del carro longitudinal 8 y del cajon del husillo 7 se suman. La segunda posicion maxima corresponde a la posicion maxima superior. Esta posicion se caracteriza porque el carro longitudinal 8 esta insertado al maximo, en la direccion del montante 5, y el cajon del husillo 7 esta a lo largo de la grna vertical en su posicion mas alta. En esta posicion maxima superior se suman las deformaciones del carro longitudinal 8 y del cajon del husillo 7, pero solo hasta una parte muy pequena.

Especialmente en maquinas con voladizos grandes, es decir, con vfas de desplazamiento amplias, resultan a traves de los efectos descritos anteriormente grandes trayectorias de calor, que representan una gran parte de las irregularidades, que permanecen en la pieza de trabajo.

La figura 6 muestra las porciones, calculadas a traves de mediciones, de las desviaciones en la punta de la herramienta. En este caso, las desviaciones sobre el recorrido de trabajo de la maquina estan normalizadas. En concreto, el desplazamiento medido esta solo entre -0,5 y 0,3 %o, pero con un recorrido de trabajo de 500 mm, es aproximadamente de -100 a 150 mm.

Los efectos mencionados se incrementan, naturalmente, con la dinamica de la maquina herramienta, puesto que la friccion en los elementos de accionamiento y en los elementos de grna incrementa el calentamiento resultante con la aceleracion y sobre todo con la velocidad maxima. Puesto que desde hace mucho tiempo se trata de reducir los tiempos principales y los tiempos secundarios y, por lo tanto, los costes por pieza de la mecanizacion por arranque de virutas, incrementando la dinamica de los ejes de las maquinas, se incrementan automaticamente los efectos descritos con cada generacion de maquinas. En este caso se aplica, en general, que a medida que se incrementan los voladizos, aumentan los desplazamientos. De esta manera, la configuracion de diferencias de la temperatura en una maquina de mecanizacion representa la mayor parte del desplazamiento termico. En este caso, la altura del nivel de la temperatura juega solo un papel secundario. La condicion previa para la maxima exactitud de procesamiento no esta solo en una maquina, cuyos componentes presentan una temperatura determinada ajustada con exactitud, sino simplemente solo en una maquina, cuyos componentes y piezas de trabajo presentan un mismo nivel de temperatura.

La figura 7a y la figura 7b representan una primera forma de realización de la presente invencion. En los componentes del bastidor de la maquina herramienta se crean en este caso espacios huecos. En el caso de componentes fundidos, esto se consigue por medio de la configuracion correspondiente de las nervaduras. Los espacios huecos se disponen de tal manera que, por una parte, estan dispuestos en el lado del componente del bastidor, sobre el que se encuentran los elementos de grna y los elementos de accionamiento y, por otra parte, sobre el lado opuesto respectivo del componente de bastidor, sobre el que no se acopla calor. Dado el caso, los espacios huecos se pueden configurar de tal forma que un espacio hueco posee una conexion tanto con el lado de accionamiento como tambien con el lado opuesto. Todos los espacios huecos se llenan con un lfquido, que poseen una alta capacidad termica y una buena conductividad. Este fluido se hace circular a una velocidad reducida y a traves de la circulacion del fluido se compensan las diferencias de temperatura en el componente del bastidor. De esta manera, se suprime la flexion mencionada anteriormente que se produce como consecuencia de las diferencias de temperaturas en los componentes del bastidor. Si se estampan varios componentes del bastidor de manera correspondiente, se pueden conectar los espacios huecos entre sf y se puede hacer circular el fluido a traves de todos los espacios huecos con una sola bomba. Esto representa una solucion sencilla para la compensacion de diferencias de temperatura en el bastidor de la maquina herramienta y evita, ademas, la aparicion de la gran parte de los desplazamientos termicos que se producen en las maquinas herramientas. Con preferencia, en este caso el bastidor de la maquina herramienta esta constituido de fundicion gris, pudiendo entenderse en este caso por el bastidor de la maquina la suma de todas las piezas de soporte de la maquina. Los espacios huecos presentan, ademas, una seccion transversal grande para alojar una gran cantidad de fluido de refrigeracion, que circula entones solo lentamente. La cantidad de circulacion esta con preferencia, por ejemplo, en el intervalo de 5 a 50 litros/minuto (con preferencia 10 a 40 litros/minuto), para absorber la conduccion de calor resultante de la maquina herramienta y de esta manera garantizar una atemperacion especialmente uniforme del bastidor de la maquina y mantener en este caso al mismo tiempo la potencia de la bomba lo mas reducida posible. Una maquina de 3 ejes con 30 kW de potencia de conexion debe ceder aproximadamente una potencia termica entre 2 y 6 kW a la refrigeracion de circulacion, para que el refrigerante no se caliente demasiado en el lado "caliente" de la maquina. Por cada kW de potencia de accionamiento instalada se acoplan, por lo tanto, aproximadamente de 50 a 150 W de potencia calefactora en la estructura de la maquina. Esto se puede conseguir en este caso solamente a traves de la compensacion termica interna en el bastidor de la maquina herramienta.

La maquina herramienta representada en la figura 7a comprende unas grnas 3, un montante 5 asf como varios carros. Por una parte, se representa un carro para el movimiento a lo largo del eje vertical, carros-Z 12 y, por otra parte, se representa un carro para el movimiento a lo largo del eje horizontal, carro-X 11. El husillo 6 esta dispuesto en el cajon del husillo 7, que es guiado sobre el carro-Z 12 y las grnas 3 en el montante 5. El carro-X 11 se conduce sobre grnas 3 a lo largo de la bancada de la maquina 15. Las estructuras de espacios huecos estan dispuestas con preferencia directamente en el bastidor en los lados de conexion con los elementos de grna y los elementos de accionamiento de la maquina herramienta, para absorber allf directamente el calor resultante.

El principio en el que se basa la invencion consiste en impedir la configuracion de diferencias de la temperatura en los componentes del bastidor de maquinas herramientas para llevarlos en este caso sin mucho gasto tecnico a una temperatura determinada. Los espacios huecos 13a, 13b previstos para ello en los componentes del bastidor se representan, por ejemplo, en la figura 7b. Una parte de los espacios huecos se colocan en la proximidad de las fuentes de calor, es decir, en el lado caliente de los componentes funcionales generadores de calor, como por ejemplo las grnas o accionamientos (espacios huecos con primeras secciones 13a), de manera que entre el medio que llena los espacios huecos, que posee una buena conduccion de calor y una alta capacidad termica, y las fuentes de calor, puede resultar un flujo de calor, a traves del cual el medio absorbe calor de perdida desde las fuentes de calor y se esta manera se calienta el mismo. La otra parte de los espacios huecos (espacios huecos con segundas secciones 13b; lado fno) se dispone sobre el lado fno, alejado de las fuentes de calor, del componente de bastidor y se llena de la misma manera con un medio buen conductor de calor y con alta capacidad termica. Ademas, es posible que algunos espacios huecos no reciben ningun medio de refrigeracion 23, los llamados espacios huecos libres 13c. En otra forma de realizacion, tambien es posible que las primeras y segundas secciones 13a, 13b de los espacios huecos esten presentes tambien en comun en un especio hueco. Con la presente invencion se compensa el calor de diferentes zonas del bastidor de la maquina herramienta y de esta manera se ajusta la temperatura del bastidor de la maquina de manera independiente de una maquina de refrigeracion. De esta manera, el medio de refrigeracion no se atempera activamente, sino solo pasivamente a traves de la circulacion a traves de los espacios huecos del bastidor de la maquina, sin abandonarlos. El medio de refrigeracion, por lo tanto, el calor totalmente dentro del bastidor de la maquina. En este caso, es especialmente ventajosa una disposicion simetrica de los espacios huecos sobre el lado caliente y el lado fno del bastidor de la maquina. Cuanto mas distanciados estan los espacios huecos "caliente" y "fno" entre sf, tanto mejor es la accion de compensacion de la temperatura alcanzada en el bastidor. De esta manera, en el presente caso no se necesitan circuitos caros de compresor o de evaporador, de manera que el medio de refrigeracion es atemperado exclusivamente desde el bastidor de la maquina, o bien el medio de refrigeracion cede y/o absorbe exclusivamente calor a traves del bastidor de la maquina.

Entre estos espacios huecos con las primeras y segundas secciones 13a, 13b se hace circular el medio de una manera constante, pero lenta, de manera que el calor absorbido a traves del medio sobre el lado caliente se consume sobre el lado fno y se calientan allf las partes circundantes del componente del bastidor. De esta manera se compensan o se reducen al menos en gran medida las diferencias de temperaturas entre el lado caliente y el lado fno. De este modo, se evita o se reduce en gran medida igualmente la flexion del bastidor de la maquina, lo que se aplica tambien para el desplazamiento termico, que resulta de esta manera.

En este caso, se aprovecha el efecto de que las piezas fundidas o las piezas soldadas, que se emplean con frecuencia para el bastidor de la maquina para formar los componentes del bastidor de la maquina herramienta, se configuran de todos modos como cuerpo huecos con nervaduras. La nervadura 22 existente (estructura de nervaduras) se adapta para que los espacios huecos deseados sean utilizados para la recepcion del medio de refrigeracion 23. Los eventuales taladros del nucleo necesarios son cerrados tapas. Estas tapas se pueden configurar tambien desmontables, de manera que para el caso de trabajos de mantenimiento se puede garantizar un acceso sencillo a los espacios huecos.

En la figura 7b se representa el intercambio de calor esquematico entre el lado caliente con las grnas y accionamientos del bastidor de la maquina y el montante 5, con el lado fno. Las flechas oscuras representadas simbolicamente deben simbolizar en este caso la circulacion de refrigerante. En la figura 7b se representa, ademas, la nervadura 22 en el interior del bastidor de la maquina. Los espacios huecos aprovechan en este caso la forma natural de la nervadura 22 del bastidor de la maquina. De esta manera, se garantiza una posibilidad muy sencilla para la configuracion y disposicion de los espacios huecos.

La nervadura 22 existente se utiliza, por una parte, para configurar los espacios huecos en la pieza de bastidor y, por otra parte, para elevar el refuerzo y la rigidez de los componentes del bastidor. Los espacios huecos se llenan con agua. El agua se hace circular en este caso entre los espacios huecos, de manera que se realiza una compensacion de la temperatura de los diferentes lados de los espacios huecos. La introduccion del agua en los espacios huecos del bastidor de la maquina provoca, ademas, una accion de amortiguacion del bastidor de la maquina, con lo que se puede elevar adicionalmente la exactitud de procesamiento de la maquina.

En la figura 8a se representa la lmea de interseccion A-A a traves de la maquina de portico con dos carros de grna. En la figura 8b se muestra una seccion A-A. Las dos vigas verticales del montante 14 de la maquina de portico contienen en este caso, respectivamente, espacios huecos propios. La atemperacion de las dos vigas de montante 14 provoca en la maquina de portico una exactitud de mecanizacion especialmente alta, puesto que se garantiza una inclinacion de la viga transversal a traves del calentamiento uniforme de la maquina de portico 14. Otra elevacion de la exactitud de la mecanizacion de la maquina de portico se puede conseguir a traves de una construccion simetrica termica de las vigas del montante l4 y/o de todo el bastidor de la maquina. En este caso, es especialmente ventajosa una realización simetrica termica de todas las grnas.

Si se emplean materiales no metalicos para la fabricacion de los componentes del bastidor, por ejemplo fundicion gris, entonces se incrustan los canales correspondientes en la fundicion. Estos se diferencian de las soluciones conocidas, en general, para la refrigeracion activa de funcion de mineral porque se seleccionan secciones transversales grandes para los tubos insertados para conseguir una buena transmision de calor. En estos espacios huecos grandes se introduce entonces de la misma manera un medio de refrigeracion 23 no refrigerado activamente, que se hace circular lentamente.

Se puede conseguir una exactitud especialmente alta de la mecanizacion de la maquina herramienta cuando todos los componentes del bastidor de la maquina herramienta estan provistos con los espacios huecos para la conduccion del refrigerante. Si se proveen ahora de acuerdo con la invencion muchos de los componentes del bastidor de la maquina con estos espacios huecos y se hace circular el medio no solo entre el lado caliente y el lado fno de un componente, sino adicionalmente todavfa entre los espacios huecos de los diferentes componentes del bastidor, entonces se puede evitar o se puede reducir en gran medida la configuracion de diferencias de la temperatura en toda la maquina herramienta. El medio de refrigeracion se hace circular a traves de todos los componentes del bastidor en un circuito cerrado. En el caso de presencia de una instalacion de refrigerante, se puede lleva el refrigerante con medios sencillos, por ejemplo un intercambiador de calor, a la temperatura del refrigerante del proceso.

La corriente volumetrica (con preferencia en el intervalo del 40 l/min.) durante la atemperacion a traves de circulacion a traves de la maquina herramienta, o a traves de toda la maquina, debe disenarse para que el acoplamiento de la corriente de calor que aparece en el lado caliente solamente conduzca a una elevacion minima de la temperatura de por ejemplo menos de 2°C en el medio refrigerante y, por lo tanto, en el componente.

De esta manera, se puede partir por estimacion de que por cada zapata de grna lineal debe superarse una fuerza de friccion des de algunas docenas a algunos cientos de Newton. Esta friccion depende del tamano de construccion de la zapata de grna, de la junta de estanqueidad, de la tension previa y de la carga. La fuerza de friccion multiplicada por la velocidad de la marcha da como resultado la potencia de friccion. La potencia de friccion para una zapata de grna esta, por lo tanto, en una estimacion de 50 m/min, entre 50 W y 200 W.

Un accionamiento coinvierte aproximadamente el 35 % de la potencia electrica en calor, cuya mitad se acopla aproximadamente en la estructura de la maquina. Por lo tanto, por cada kilovatio de potencia de accionamiento instalada se acoplan aproximadamente entre 50 y 150 W de potencia termica en la estructura de la maquina.

Para una maquina de tres ejes con una potencia de conexion de 30 kW resulta de esta manera aproximadamente una potencia termica entre 2 y 6 kW, que debe absorber la refrigeracion circulante, sin que el refrigerante se caliente demasiado en el lado caliente. Esta potencia termica se puede disipar con una cantidad de circulacion de aproximadamente 10 a 40 l/min. de agua.

En la figura 9a se representa la curva de la seccion B-B a traves de la maquina herramienta. En la figura 9b se representa la seccion B-B. El calor, que se transmite a traves de la grna 3 en un lado sobre la bancada de la maquina 15, se compensa en este caso a traves de los espacios huecos a lo largo de las flechas de flujo de refrigerante representadas de forma esquematica en la figura 9b, con el lado fno de la bancada de la maquina 15. Los espacios huecos estan seleccionados en este caso de tal forma que resulta un calentamiento ideal y uniforme de la bancada de la maquina 15. Esta compensacion ideal de la temperatura se consigue en este caso utilizando solamente determinados espacios huecos de la bancada de la maquina 15 para la compensacion termica. El espacio hueco central en la figura 9b no es impulsado directamente con refrigerante. A traves de la compensacion de calor representada en la figura 9b se consigue una distribucion uniforme de la temperatura o bien un temperatura uniforme del lado superior y del lado inferior de la bancada de la maquina.

En la figura 10 se muestra una maquina de portico, en la que la atemperacion se realiza a traves de la circulacion del medio de refrigeracion 23 a traves de toda la maquina. El desarrollo del medio de refrigeracion 23 en el bastidor de la maquina se representa de forma esquematica con flechas. La maquina de portico en la figura 10 comprende unas grnas 23, que estan dispuestas sobre la bancada de la maquina 15. La mesa de la maquina 21 esta conectada a traves de las grnas 3 con la bancada de la maquina 15. Las estructuras de espacios huecos 16 en la figura 10 estan configuradas como taladros de nucleo. Estos taladros estan configurados, en parte, como taladros pasantes. La disposicion uniforme de las estructuras de espacios huecos 16 o bien de los taladros a lo largo de todo el bastidor de la maquina conduce a una temperatura lo mas uniforme posible de todo el bastidor de la maquina en el funcionamiento. Con preferencia, para los diferentes taladros en el bastidor de la maquina o bien en todos los grupos de construccion del bastidor de la maquina se puede utilizar la misma seccion transversal del taladro, por ejemplo en el intervalo de 25 a 140 mm para garantizar un proceso de produccion lo mas eficiente posible de la maquina. De manera especialmente preferida, las estructuras de los espacios huecos 16 estan dispuestas simetricamente a lo largo de los ejes de los componentes, de manera que resulta un calentamiento especialmente uniforme de la maquina herramienta. Por ejes de los componentes deben entenderse en este caso los ejes, a lo largo de los cuales se puede mover el componente empotrado a lo largo de las grnas o bien a lo largo de los cuales se puede mecanizar el componente empotrado. Por lo tanto, los ejes dependen de la posicion de las grnas y de la direccion del movimiento de las unidades de accionamiento.

La maquina en la figura 10 comprende adicionalmente una viga transversal 10, un soporte 20 y una cabeza de fresa 17. En el caso de la disposicion de una bomba para la circulacion del medio de refrigeracion en los espacios huecos, se puede tener en consideracion al mismo tiempo la forma del portico de la maquina 18 o bien de las estructuras de espacios huecos 16. De esta manera, se puede disponer la bomba de circulacion de tal forma que se pueden aprovechar con ventaja las circulaciones de conveccion del medio de circulacion.

La maquina de portico en la figura 10 contiene varios taladros, que configuran con la estructura de nervaduras del bastidor de la maquina las estructuras de espacios huecos 16. En las superficies laterales derecha e izquierda del portico de la maquina 18, en las vigas verticales del montante de la maquina herramienta, estan dispuestos unos primeros taladros de nucleo 24 y segundos taladros de nucleo 25, que estan alineados paralelos entre sf, de manera que el medio de refrigeracion conducido a traves de ellos puede circular de manera especialmente alta a traves del bastidor y de esta manera se puede conseguir una alta compensacion del calor. Los primeros taladros del nucleo 24 y los segundos taladros del nucleo 25 se extienden desde la superficie lateral izquierda hacia la superficie lateral derecha del portico de la maquina 18 o bien a la inversa y de esta manera estan paralelos a la superficie de base de la maquina herramienta o bien tambien paralelos a la viga transversal 15. Los terceros taladros de nucleo 26 estan dispuestos a lo largo del eje del husillo de trabajo o bien a lo largo del eje de movimiento del soporte 20, es decir, en la direccion vertical de la maquina herramienta, puesto que de esta manera se puede absorber especialmente bien el calor generado. En la viga transversal 19 del portico de la maquina 18 estan previstos, ademas, decimos taladros de nucleo 38, que se extienden a lo largo o bien paralelos al eje longitudinal de la viga transversal 19. Desde el lado delantero hacia el lado trasero estan previstos novenos taladros de nucleo horizontales.

En las superficies laterales derecha e izquierda de la bancada de la maquina 15 estan dispuestos cuartos taladros de nucleo 27 y quintos taladros de nucleo 28. Estos taladros de nucleo se extienden horizontalmente a traves de la bancada de la maquina 15, paralelamente al eje longitudinal de la viga transversal 19. Los cuartos taladros de nucleo 27, en el ejemplo de realización representado se muestran cinco taladros de los cuartos taladros de nucleo 27, estan dispuestos a distancias uniformes directamente debajo (verticalmente debajo) de las grnas 3 de la mesa de la maquina 21 para absorber el calor generado de las grnas 3 y del componente instalado encima (no mostrado). Los octavos taladros de nucleo 31 se encuentran en la zona angular inferior derecha e izquierda de la bancada de la maquina 15 y se extienden horizontalmente, es decir, paralelamente a la superficie de base de la maquina herramienta. Los octavos taladros de nucleo 31 estan geometricamente lo mas alejados posible de los componentes funcionales generadores de calor, como por ejemplo gmas o accionamientos de la maquina herramienta y forman de esta manera zonas de compensacion o bien de igualacion de la bancada de la maquina 15, de modo que el medio de refrigeracion circulado puede ceder en estas zonas el calor absorbido a zonas mas fnas de la bancada de la maquina. Con preferencia, los octavos taladros de nucleo 31 estan dispuestos siempre en zonas angulares exteriores de los componentes del bastidor de la maquina herramienta, para poder acceder tambien a las zonas mas fnas de los componentes del bastidor de la maquina herramienta y para poder calentar el bastidor de la maquina herramienta de la manera mas uniforme posible.

Los sextos taladros de nucleo 29 y los septimos taladros de nucleo 30, 33 estan guiados horizontalmente desde el lado delantero de la bancada de la maquina 15 hacia el lado trasero de la bancada de la maquina 15 (no representada) y de esta manera estan dispuestos paralelos y en la proximidad inmediata a las gmas 3 de la mesa de la maquina 21. Los sextos taladros de nucleo 29 estan realizados en este caso especialmente grandes para absorber de la manera mas eficiente posible el calor de los componentes funcionales generadores de calor adyacentes. Todos los taladros de nucleo se extienden con preferencia de tal forma que estos se cortan siempre en angulo recto, de manera que se garantiza una facilidad de fabricacion de los taladros del bastidor de la maquina herramienta en pocas etapas de trabajo, sin volver a fijar con frecuencia los componentes de bastidor en el proceso de fabricacion.

La disposicion horizontal de los taladros de nucleo tiene la ventaja de que el medio de refrigeracion se puede bombear de manera especialmente sencilla a traves de estos taladros. Los taladros designados en este caso como taladros de nucleo pueden estar realizados tambien como taladros pasantes o como taladros ciegos. En lugar de taladros de nucleo tambien son posibles aberturas. En el caso de taladros pasantes, se pueden prever roscas en los lados exteriores del taladro pasante, para que se puedan enroscar facilmente las tapas de cierre necesarias y se puedan desenroscar facilmente las tapas durante el mantenimiento de las estructuras de espacios huecos 16.

A traves de la alimentacion de la bancada de la maquina 34 se alimenta el medio de refrigeracion desde el montante del portico de la maquina 18 directamente a los sextos taladros de nucleo 29 hacia las zonas con la entrada maxima de calor de la bancada de la maquina 15. Esta alimentacion se puede realizar a traves de lmeas de compensacion internas o externas (dispuestas en el bastidor de la maquina o fuera del) bastidor de la maquina, que se representan en la figura 10 de manera esquematica por medio de flechas de flujo del medio de refrigeracion. Los taladros de nucleo pueden estar configurados tambien de tal manera que estos asumen la funcion de los conductos de compensacion, de manera que no son necesarios conductos adicionales. A traves de la primera alimentacion del montante 37 se alimenta el medio de refrigeracion desde la bancada de la maquina 15 hacia el montante del portico de la maquina. El medio de refrigeracion calentado en la bancada de la maquina cede de nuevo el calor al montante y lo calienta. En la etapa siguiente, se conduce el medio de refrigeracion despues de la cesion del calor a traves de la alimentacion de las vigas transversales 36 a las estructuras de espacios huecos 16 de la viga transversal. En la viga transversal, el medio de refrigeracion absorbe el calor de la gma 23 y del soporte 20. En la etapa siguiente, el medio de refrigeracion es conducido a traves de la segunda alimentacion del montante 35 hacia el montante del portico de la maquina 18. Allf el medio de refrigeracion cede de nuevo el calor, de manera que en la etapa siguiente se puede iniciar de nuevo el circuito desde delante. El circuito se puede accionar, naturalmente, tambien a la inversa. La circulacion del medio de refrigeracion se puede realizar en este caso a traves de una o varias bombas. Si se dan estos supuestos, entonces de acuerdo con la invencion existe la posibilidad de conseguir con medios sencillos la atemperacion de los componentes de la maquina. Solamente se necesita una bomba de circulacion sencilla que circula de manera duradera. Se evita una regulacion vulnerable complicada. Ademas, se pueden evitar los circuitos de compresor y de evaporador, como son habituales, o ademas intercambiadores de calor. Por ultimo, no tienen que refrigerarse los componentes de la maquina, mas bien debe evitarse la configuracion de diferencias de la temperatura en los componentes.

Si se apoya el proceso de mecanizacion por arranque de virutas con refrigerantes de proceso, es conveniente de acuerdo con la invencion compensar la temperatura del refrigerante de proceso con la del refrigerante de la maquina. Esto se puede conseguir de una manera economica y robusta a traves del empleo de un intercambiador de calor compacto de placas, que es atravesado por la corriente de los dos medios.

Los componentes del bastidor de la maquina herramienta comprenden espacios huecos con una seccion transversal significativa grande en comparacion con las dimensiones del componente del bastidor y con una superficie significativamente grande en comparacion con la superficie del componente del bastidor, que reciben un medio de refrigeracion atemperado ni activamente. El medio de refrigeracion 23 se hace circular entre estos espacios huecos para transportar la cantidad de calor absorbida sobre el lado de accionamiento sobre el lado opuesto del componente de bastidor, para cederlo allf, para que en el componente se ajuste un nivel de temperatura en general mas alto, pero mas uniforme con diferencias muy reducidas de temperatura entre el lado de accionamiento y el lado alejado y se evitan las deformaciones termicas, que conducen a la flexion de los componentes del bastidor. En este caso, se puede aprovechar la estructura natural de nervaduras que poseen los componentes de bastidores metalicos fundidos o soldados para configurar los espacios huecos. Componentes funcionales que generan calor, cuyo calor se puede disipar, son por ejemplo motor, transmision, gmas y otros grupos de construccion que se calientan en el funcionamiento.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. - Maquina herramienta con un bastidor de maquina, en el que estan dispuestos componentes funcionales, que generan calor en el funcionamiento, y que presenta estructuras de espacios huecos (16) para la configuracion de un circuito de circulacion, en el que se hace circular un medio de refrigeracion (23) dentro del bastidor de la maquina, en la que el bastidor de la maquina presenta primeras zonas, en las que estan dispuestas los componentes funcionales que generan calor y segundas zonas, que estan distanciadas de las primeras zonas, de manera que la entrada de calor generado a traves de los componentes funcionales es menor en las segundas zonas que en las primeras zonas, y las estructuras de espacios huecos (16) presentan primeras secciones (13a), que estas dispuestas en las primeras zonas y segunda secciones (13b) que estan dispuestas en las segundas zonas, en la que las estructuras de espacios huecos (16) que se encuentran en el bastidor de la maquina estan dimensionadas de tal manera que durante la circulacion del medio de refrigeracion (23) desde las primeras secciones (13a) hasta las segundas secciones (13b) se disipa el calor introducido desde los componentes funcionales en las segundas zonas y de esta manera se realiza una igualacion de la temperatura entre las primeras y las segundas zonas, en la que esta prevista una bomba para la circulacion del medio de refrigeracion y las primeras secciones (13a) y las segundas secciones (13b) de las estructuras de espacios huecos forman un circuito cerrado, que esta dispuesto totalmente dentro del bastidor de la maquina, de manera que tiene lugar la igualacion de la temperatura dentro del bastidor de la maquina, caracterizada porque las estructuras de espacios huecos (16) para la configuracion del circuito de circulacion se forman, al menos en parte, por espacios huecos de una estructura de nervaduras (22) del bastidor de la maquina y en la que las estructuras de espacios huecos estan conectadas entre sf a traves de taladros pasantes.

2. - Maquina herramienta de acuerdo con la 1, caracter riezaivdiand piocraquceió lna igualacion de la temperatura entre las primeras y las segundas zonas tiene lugar solo a traves del bastidor de la maquina, sin utilizacion de una maquina de refrigeracion.

3. - Maquina herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el medio de refrigeracion (23) es atemperado exclusivamente como consecuencia del flujo de calor sobre el bastidor de la maquina desde las primeras secciones (13a) hacia las segundas secciones (13b).

4. - Maquina herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la maquina herramienta esta configurada como maquina de portico, el bastidor de la maquina esta constituido por una bancada de la maquina (15) y un montante (5), y los componentes funcionales que generan calor estan constituidos por un accionamiento y por grnas (3) y las primeras y segundas secciones (13a, 13b) estan dispuestas en la bancada de la maquina (15) y/o en el montante (5).

5. - Maquina herramienta de acuerdo con la 1, caracter rieziavdinad piocraqcuieón el bastidor de la maquina esta constituido por una bandada de la maquina (15) y un montante (5) y la bancada de la maquina (15) y el montante (5) presentan estructuras de espacios huecos (16) y estas estructuras de espacios huecos (16) estan en comunicacion entre sf, de tal manera que el medio de refrigeracion (23) fluye para la igualacion de las diferencias de temperaturas desde las estructuras de espacios huecos (15) del montante (5) hasta las de la bancada de la maquina (15) y a la inversa.

6. - Maquina herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las primeras secciones (13a) de las estructuras de espacios huecos (16) estan conectadas a traves de taladros pasantes con las segundas secciones (13b) de las estructuras de espacios huecos (16) y los orificios de los taladros pasantes en las superficies exteriores del bastidor de la maquina estan cerrados con tapas.

7. - Maquina herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque esta previsto un intercambiador de calor que esta instalado para adaptar la temperatura de un refrigerante de proceso, que refrigera directamente la zona mecanizada de la pieza de trabajo durante el proceso de trabajo, a la temperatura del medio de refrigeracion (23).

8. - Maquina herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la bomba esta prevista para el ajuste de la corriente volumetrica del medio de refrigeracion (23) dentro de las estructuras de espacios huecos (16), y la potencia de la bomba y la seccion transversal de las estructuras de espacios huecos (16) estan instaladas de tal manera que se puede ajustar la diferencia de la temperatura maxima el medio de refrigeracion (23) entre las primeras secciones (13a) y las segundas secciones (13b) en el funcionamiento por debajo de 5°C.

9. - Maquina herramienta de acuerdo con la 4 o 5, cara rceteivriiznaddicaa pcoiróqnue las estructuras de espacios huecos (16) de la bancada de la maquina (15) estan dispuestas paralelas debajo de las grnas (3), y porque el montante (5) presenta solo dos zonas.

10. - Procedimiento para la atemperacion del bastidor de una maquina herramienta con componentes funcionales, que generan calor en el funcionamiento, que estan dispuestos en el bastidor de la maquina, que presenta estructuras de espacios huecos (16) que configuran un circuito de circulacion, en el que se hace circular un medio de refrigeracion (23), y el bastidor de la maquina presenta primeras zonas, y segundas zonas que estan distanciadas de las primeras zonas y la entrada de calor en las segundas zonas es menor que en las primeras zonas y las estructuras de espacios huecos (16) presentan primeras secciones (13a), que estan dispuestas en las primeras zonas y segundas secciones (13b) que estan dispuestas en las segundas zonas, con las etapas de la igualacion de la cafda de la temperatura entre primeras y segundas zonas a traves de la circulacion del medio de refrigeracion (23) desde las primeras secciones (13a) hasta las segundas secciones (13b), exclusivamente dentro del bastidor de la maquina, en el que las primeras secciones (13a) y las segundas secciones (13b) de las estructuras de espacios huecos (16) forman un circuito cerrado, que esta dispuesto totalmente dentro del bastidor de la maquina, de manera que la igualacion de la temperatura tiene lugar dentro del bastidor de la maquina, en el que esta prevista una bomba para la circulacion del medio de refrigeracion y caracterizado porque las estructuras de espacios huecos (16) para la configuracion del circuito de circulacion se forman, al menos en parte, por espacios huecos de una estructura de nervaduras (22) del bastidor de la maquina, y en el que las estructuras de espacios huecos estan conectadas entre sf a traves de taladros pasantes.

11. - Procedimiento para la atemperacion del bastidor de una maquina herramienta de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que el bastidor de la maquina esta constituido por una bancada de la maquina (15) y un montante (5), y la bancada de la maquina (15) y el montante (5) presentan estructuras de espacios huecos (16), caracterizado por la etapa de la circulacion del medio de refrigeracion (23) para la compensacion de diferencias de la temperatura desde las estructuras de espacios huecos (16) del montante (5) hasta las estructuras de espacios huecos (16) de la bancada de la maquina (15) y a la inversa.

12. - Procedimiento para la atemperacion del bastidor de una maquina herramienta de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizado porque en la primera etapa se bombea el medio de refrigeracion (23) a traves de las primeras secciones (13a) de las estructuras de espacios huecos (16) de una bancada de la maquina (15) del bastidor de la maquina, en una segunda etapa se bombea el medio de refrigeracion (22) a las segundas secciones (13b) de las estructuras de espacios huecos (16) de un montante (5) del portico de la maquina (18) de la maquina herramienta y a la inversa, y porque en otra etapa se bombea el medio de refrigeracion (23) a las primeras secciones (13a) de las estructuras de espacios huecos (16) de una viga transversal (19) del portico de la maquina (18) y a continuacion de retorno a las segundas secciones (13b) de las estructuras de espacios huecos (16) del montante del portico de la maquina (18).

13. - Procedimiento para la atemperacion del bastidor de una maquina herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por la etapa de la adaptacion de la temperatura de un refrigerante de proceso, que refrigera directamente la zona procesada de la pieza de trabajo durante el proceso de trabajo, a la temperatura del medio de refrigeracion (23), a traves de un intercambiador de calor.

14. - Procedimiento para la atemperacion del bastidor de una maquina herramienta de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que el bastidor de la maquina esta constituido por una bancada de maquina (15), una viga transversal (19) y un montante (5), caracterizado por las etapas de la circulacion del medio de refrigeracion desde las estructuras de espacios huecos (16) del montante (5) hasta las estructuras de espacios huecos (16) de la bancada de la maquina (15) y a la inversa, y/o la circulacion del medio de refrigeracion desde las estructuras de espacios huecos (16) del montante (5) hasta las estructuras de espacios huecos (16) de la viga transversal y a la inversa.