sergio alberto rueda diego armando gómez. máxima velocidad de producción costo mínimo por...
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OPTIMIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE CORTE
Sergio Alberto RuedaDiego Armando Gómez
OBJETIVOS DE LA OPTIMIZACIÓN
Máxima velocidad
de producción
Costo mínimo por unidad
El maximizar la producción con el mínimo de recursos invertidos.
PARÁMETROS PARA LA OPTIMIZACIÓN
FACTORES DE INTERACCIÓN EN EL MECANIZADO
EFICIENCIA Y COSTOS
La optimización del mecanizado debe estar realizada en términos de minimización de costos y tiempo de mecanizado. Esto significa que para cada proceso existe un rango de máxima eficiencia de trabajo.
MÍNIMO COSTO DEL TRABAJO
Debe existir una velocidad de mecanizado tal que el costo se minimice.
MÁXIMA PRODUCCIÓN
RELACIÓN DE PARÁMETROS
Es necesario establecer una relación entre los parámetros de maquinado y la vida o desgaste de la herramienta de corte.
ty
c CTV Curvas de vida de la herramienta o Ecuación de Taylor
: Velocidad de corte [m/min]
: Vida de la herramienta [min]
:Constantes que dependen de las condiciones de corte
TIEMPOS DE EJECUCIÓN
t: tiempo global para la elaboración
de un lote de m piezas
tpr: tiempo de preparación de la tarea
tprb: tiempo de preparación básico,
para realizar trabajos indispensables
para iniciar la tarea
tprd: tiempo de preparación
distribuido de la tarea, requerido por
factores ocasionales
te: tiempo de ejecución de la tarea
tb: tiempo básico de ejecución de una
pieza
m: número de piezas constantes del
lote
T prb T prd
T pr
tp ts
tb
tdp tdf tde
td
T e=mte
T
TIEMPOS DE EJECUCIÓN
tp: tiempo principal, remoción efectiva de material
ts: tiempo secundario de ejecución, trabajos que se repiten para cada pieza
td: tiempo distribuido de una pieza
tdp: tiempo distribuido debido al personal
tdf: tiempo distribuido debido a la herramienta
tde: tiempo distribuido debido al equipamiento y al material
T prb T prd
T pr
tp ts
tb
tdp tdf tde
td
T e=mte
T
v
pr t
mtN
v
tfpdf t
tmtmt
dfpsdedppr mtmttttmtt )(
fv
dl
nf
lt
cp 1000
vt
tft
Tiempo de vida de la herramienta
Tiempo de cambio de la herramienta
# de reafilaciones de la herramienta
Tiempo total de cambio de la herramienta
Tiempo global para la ejecución de la tarea
Tiempo efectivo de remoción de material
TIEMPOS Y VELOCIDAD DE CORTE
TIEMPO Y VELOCIDAD DE CORTE
CILINDRADO
fV
dl
fnt
cp
1000
N en rpmf en mm/rev
1000
22 dnrVc
DESGASTE DE LA HERRAMIENTA
Curva genérica de desgaste de flanco en función del tiempo de corte.
VIDA DE LA HERRAMIENTA
Grafica a escala log-log Vc Vs vida
DISTRIBUCION DE LA ENERGIA
Distribución típica de la energía de entrada entre la viruta, la pieza y la herramienta
VELOCIDAD DE CORTE PARA MÁXIMA PRODUCCIÓN
xc
n
c
tv V
K
V
Ct
1
xnKC nt 1;1
tf
Xc
csdedppr t
fK
dlVm
fV
dlmtttmtT
10001000
1
Al derivar esta ecuación e igualarla a cero encontramos la velocidad de corte óptima para máxima producción. T es la vida de la herramienta [min/Her]
0
10001
1
10002
2 tf
Xc
cc
tVfK
dlmX
Vf
dlm
dV
dT
011 2
2
K
tVX
VtfX
cc
n tf
tX
tf
n
tn
C
tX
KV
1max
11
tftfv tn
ntXT
pr
11
max
MÁXIMA PRODUCCIÓN
MÁXIMA PRODUCCIÓN
n tf
tX
tf
n
tn
C
tX
KV
1max
11
tftfv tn
ntXT
pr
11
max
vK
cK
iV
fV
an
1an
Costos independientes de la velocidad de corteCostos dependientes de la velocidad de corte
Valor inicial de la herramienta
Valor final de la herramienta
# de filos de la herramienta
# de veces posibles de reafilar la herramienta
COSTO DE PRODUCCIÓN
COSTO DE PRODUCCIÓN
p
vtv t
tZ
pt
1
a
rfafifT n
cnVVC
v
rfC
Costo de la herramienta por vida (filo)
Costo global de reafilación de la herramienta
# de piezas maquinadas durante la vida de un filo de la herramienta
Tiempo principal de corte efectivo por pieza
CÁLCULO DE LA HORA MÁQUINA
Para realizar este cálculo se debe incluir:
Depreciación anual de la máquina. Intereses del capital prestado. Costo del área ocupada (alquiler,
iluminación, limpieza, etc.) Mantenimiento de la máquina. Costo de los salarios, Energía eléctrica y otros insumos. Lubricantes, fluidos de corte, etc.
COSTO DE EJECUCIÓN
gpt tCK
pC
m
ttg
tfv
pdedpsp
prg t
t
ttttt
m
tt
Se tiene:
costos definidos por minuto:
Tiempo global en minutos, para la ejecución de una pieza:
El costo de ejecución por pieza es:
m
tC
t
tCKKKKC p
v
pftvctfece
VELOCIDAD ECONÓMICA DE CORTE
tf
Xc
csdedp
prp
Xc
fTvce tfK
dlV
fV
dlttt
m
TC
fK
dlVCKC
100010001000
11
0
1
10001000
1
1000
12
22
cptf
Xc
p
Xc
fTvc
e
Vf
dlCt
fK
dlVXC
fK
dlVXC
dV
dC
pXctfpfTv CVtCC
K
X
1
Torneado:
VELOCIDAD ECONÓMICA DE CORTE
X
p
fTvtf
X
tfpfTv
pc
CC
tX
K
tCCX
KCV
)1(1min
p
tfpfTvve C
tCCXT
1MÍNIMO COSTO
costo de mano de obra, de maquina, de local de trabajo por
minuto:
costo de herramienta por filo:
pC
ftvC
VELOCIDAD ECONÓMICA DE CORTE
X
tfpfTv
pc tCCX
KCV
1min
X
p
fTvtf
c
CC
tX
KV
)1(
min
VELOCIDAD ECONÓMICA DE CORTE
p
tfpfTvve C
tCCXT
1
MÍNIMO COSTO
EJEMPLO
Tomando como referencia un torno y una herramienta como los descritos anteriormente, ¿Cuál es el tiempo de vida de la herramienta y la velocidad de corte requerida, para obtener un mínimo costo en el mecanizado de piezas de acero ABNT 1020?
X = metal duro maquinando acero = 5 (Tabla anexa)
ttf = tiempo de trabajo de la herramienta = 1 min
CfTv = US$ 0,684 = costo de la herramienta por filo
Cp = US$ 0,40/min = costo del minuto-máquina
K = CtX = 6805 = metal duro maquinando acero
ABNT 1020 (Tabla anexa)
X
pfTvtfc CCtX
KV
/1min
min/42240,0/684,0115
6805
5
min mVc
min8,1040,0
140,0684,015
veT
p
tfpfTvve C
tCCXT
1
GRACIAS
EJEMPLO
Calcular el costo de una herramienta, por filo, utilizando pastillas de metal duro, calidad extra, rectangulares, con 8 filos, fijadas mecánicamente en el soporte.
Costo del soporte: US$ 70.00 con tiempo de uso equivalente a 10 cajas de pastillas
Costo de las pastillas: US$ 50.00 (caja de 10 pastillas)
Vi = 57/10 = US$ 5.7 por pastilla
Valor final: US$ 30.00 por kilo de pastillas (130 pastillas aprox.)
Vf = 30/130 = US$ 0.23
0.684 US$
8
23,07,5
vfTC
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