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producción y manofacturaTRANSCRIPT
Universidad de Santiago de ChileFacultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica
Trabajo de Tópicos I
Mecanizado de un Niple en torno CNC
Alumno:
Patricio García Leyton
Profesor:
Pedro Corral
Asignatura:
Topico I- Procesos
Fecha:
01/02/2012
Índice.-
Índice.-...............................................................................................................................................2
Resumen.-..........................................................................................................................................3
Objetivos.-..........................................................................................................................................4
Características de los instrumentos y equipos utilizados.-.................................................................5
Desarrollo del procedimiento de fabricación.-.................................................................................10
Características de la pieza.-..........................................................................................................10
Esquema de montaje.-.................................................................................................................10
Características de la pieza a mecanizar.-......................................................................................14
Planos de fabricación.-.................................................................................................................15
Diagrama de trayectorias de la herramienta.-..............................................................................16
Programación.-.............................................................................................................................21
Primera programación.............................................................................................................21
Segunda programación (invertir toma de la pieza)..................................................................21
Tiempos de mecanizado.-................................................................................................................23
Tiempo de programación.-...........................................................................................................23
Tiempo cambio de herramienta.-.................................................................................................23
Tiempo posicionamiento de la pieza en bruto.-...........................................................................24
Tiempo propio de mecanizado de la pieza.-.................................................................................24
Primera programación.-...........................................................................................................24
Segunda programación.-..........................................................................................................26
Costo de fabricación del Niple.-.......................................................................................................29
Costo Materia Prima....................................................................................................................29
Costo mano de obra.....................................................................................................................29
Costo de mantención.-.................................................................................................................29
Costo de controlador.-.................................................................................................................30
Costo de programación.-..............................................................................................................30
Costo de control de procesos y determinación de fechas mas el costo de preparación fuera de la maquina.......................................................................................................................................31
Conclusiones.-..................................................................................................................................32
Resumen.-
En el presente informe correspondiente al mecanizado de un Niple mediante la
utilización de un torno CNC, presta su principal enfoque a estudiar y analizar todo procesos
o etapa para poder logara la obtención de cierta pieza en particular mediante la utilización
de un torno CNC, esto hace referencia tanto a la elección del material, datos geométricos de
la pieza en cuestión, selección de herramienta de corte, estudio de tiempo, costos asociados
ya sean de índole propios del procesos de mecanizado como previos a el , entendiéndose
esto ultimo como el costo del programador, mantención, etc.
El enfoque principal del proyecto será estudiar y diseñar las etapas que contempla el
mecanizado de una pieza, en este caso un Niple, a fin de satisfacer una cierta demanda de
producción mensual equivalente a 100.000 piezas al mes. Esto implica que en las siguiente
páginas se detallaran una serie de parámetros necesarios para comprender todas la etapas
que conforman la construcción de una pieza.
Finalmente se debe tener presente que los apartados tiene diversos enfoques, pero
todos necesarios para lo que sea desea obtener, es decir, esto parámetros llevados al plano
real son exactamente los requeridos. Se debe tener presente que las cualidades de la
empresa no son una especificación del trabajo, por lo cual las características propias que
tendrá esta empresa serán detalladas en sus apartados correspondientes a fin de destacar y
definir tanto la forma de producción como los tiempos asociados a la construcción.
Objetivos.-
Objetivo General
Realizar y aplicar un proyecto de la fabricación de una pieza en un Torno Control
Numérico Computarizado evaluándolo bajo las distintas áreas posibles para la ingeniería
involucrada.
Objetivos Secundarios
Aplicar conocimientos y teoría de corte de material de una pieza metálica.
Desarrollar documentos e información necesaria para la fabricación de la pieza
respectiva del trabajo. Esto es, Planos respectivos, selección adecuada de
herramientas de cortes necesarias, etc.
Elaborar y mostrar Código G respectivo de la fabricación de la pieza a realizar
Aplicación de estudios complementarios necesarios de costos, tiempos a nivel de
grandes producciones de la pieza de trabajo.
Realizar análisis de los trabajos realizados en este informe enfocado principalmente
en las labores y estudios realizados.
Características de los instrumentos y equipos utilizados.-
En el siguiente apartado se procederá a exponer e identificar los equipos necesarios para
la fabricación del Niple en cuestión, por lo cual se darán las características del equipo a
utilizar y una breve descripción junto con las características de las herramientas de corte.
1. Torno Control Numérico Computarizado (CNC)
Torno Marca SAEIL
Modelo TNL-35
Panel e interfaz FANUC OT
2. Herramientas de corte:
Para esta ocasión se presentaran las características de las herramientas de corte a fin
de identificar su geométrica, como sus dimensiones más características junto con el
porta herramientas asociado. Se debe tener presente que las herramientas de corte
serán seleccionadas del catalogo SANDVICK COROMAN.
2.1. Herramienta de Refrentado (T0101).
Esta herramientas es utilizada para realizar la operación de refrentado que permita
la obtención de una superficie plana perpendicular al eje de rotación de la pieza. El
movimiento de avance es, por tanto, transversal, es decir, perpendicular al eje Z y
paralelo al eje X.
La herramienta seleccionada corresponde a una placa cuadrada
SNMM-PR la cual presente las características de tener un ancho de 12
mm y un IC ½. Esta placa tiene un angulo de incidencia neutro y es
Tipo M.
El portaherramientas asociado a esta placa en cuestión corresponde al representado
en el siguiente esquema, y cuyas características geométricas corresponde a las del cuadro
adjunto:
2.2. Herramienta de cilindrado exterior de alto avance (T0202).
La finalidad de utilización de esta herramienta corresponde a modificar (reducir en
exteriores e incrementar en interiores) el diámetro de una pieza. El movimiento de
avance de la herramienta es paralelo al eje Z.
La placa que permitirá la realización de esta operación será una
placa rómbica de 55°, cuya marca corresponderá a DNMM
150608-PR que tiene como principal característica un l=15mm y un IC ½.
Por otro lado similar a lo señalado anteriormente, el mango asociado al trabajo con
este tipo de placa será:
2.3. Herramienta de tronzado y ranurado.
Esta herramienta permite cortar o tronzar la pieza perpendicularmente al eje de
rotación de la piza, permitirá definir el largo final de la pieza.
La placa para realizar este tipo de operación, presenta la cualidad
de ser una placa de 2 filos con un lc=1,85, un Rc=0,1mm y
a.max=19,3 mm. La placa será una 123-GF.
El mango a utilizar para esta oportunidad será el siguiente:
Las características serán detallas a continuación:
2.4. Herramienta de roscado.
La herramienta debe permitir la obtención de roscas, tornillos en el caso de rosca
exterior.
Bajo las condiciones de ser de 20 hilos por pulgada se tiene que la
herramienta seleccionada será la que dice paso 20, cuyo código de pedido que tiene
una Ha de 1,01 mm y un Hb de 0,18 mm. Esta herramienta debe permitir obtener
un paso de 1,270 mm y una altura de diente de 0,813 mm.
. El mango a utilizar será una herramienta de mango CoroThread 266,
correspondiente a un diseño de sujeción por tornillo.
2.5. Herramienta de taladrado.
La herramienta permitirá realizar el taladrado coaxial al eje de rotación de la
pieza, para este proceso se situara una broca en el extremo de la contrapunta y se
desplazara este con el movimiento de avance hasta conseguir el taladrado.
Para esta pieza el dibujo presentado a continuación destaca que la materia de
la broca como ciertas características geométricas serán las mismas tanto para la
broca de 10mm y la de 13mm, pero tal como se puede apreciar la única variación
que presentaran estas brocas corresponderán a los diámetros que comprenden.
Para la broca más pequeña tenemos:
Para la broca mayor será:
Desarrollo del procedimiento de fabricación.-
Características de la pieza.-La pieza a mecanizar será de latón de ¾ pulgadas, cuyas propiedades son las de
presentar una fuerza especifica de aproximadamente kc 0.4=700 con dureza Brinell =90. Se
debe tener presente que debido a las características geométricas del Niple a fabricar,
corresponderá a una barra en bruto solida de forma hexagonal.
Esquema de montaje.-El esquema que será presentado a continuación tiene como finalidad principal
explicar en primera instancia el como será tomada la pieza, junto con sus respectivas
mordazas. Esto ira acompañado de una breve explicación del proceso que desarrollara cada
herramienta a utilizar, es decir, se mostraran las operaciones realizadas por la herramienta
T0101, T0202, etc.
En primer lugar la forma como irán montadas las herramientas de corte será
explicado con la ayuda de la figura expuesta a continuación:
Por otro lado en lo que respecta a sujeción de le pieza, esta será tomada de manera
similar a la representada por la figura siguiente, pero con la salvedad fue que la toma será
hexagonal, es decir, con 6 perros que permitan tomar la pieza por cada una de sus caras. La
pieza en un comienzo será mecanizada hasta cierto punto, luego de realizada
aproximadamente 105.000 veces esta operación, la pieza obtenida será colocada en su otros
sentido (la parte aun si mecanizar), pero esta vez tomada a una distancia de 4,5 mm del
comienzo de su parte hexagonal; esto a fin de poder realizar la segunda operación que
permita la obtención de la pieza final.
Primera toma normal de la barra hexagonal.
Segunda toma luego de cierta sección
mecanizada.
A continuación se presentara una representación de las diversas funciones realizadas
por las herramientas de corte impuestas para trabajar.
El primer proceso a desarrollar será la utilización de la herramienta de tronzado, es
decir, la T0101, la cual permitirá realizar el refrentado:
El segundo proceso será el cilindrado, donde la herramienta de corte esta ubicado en
la torre en el lugar T0202
.
Esto sera seguido de la utilizacion de la herramienta T0505, la cual tambien
permitira realizar el ranurado.
Seguido de esta última acción se procederá a realizar lo correspondiente a la rosca
del Niple, esto será realizado utilizando la herramienta ubicada en el T0404.
El proceso de taladrado será realizado por la herramienta ubicada en el lugar T0606
y T0303.Finalmente lo correspondiente a ranurado y tronzado, implica el trabajo con la
misma herramienta de corte, la cual esta ubicada en el T0505.
Características de la pieza a mecanizar.-
La pieza a mecanizar correspondiente a un Niple, presenta la cualidad de ser
fabricada en latón cuyas medidas, conforme a lo consultado por el profesor, deben ser
consideradas solo sus medidas nominales. Esto implica que se despreciaran las tolerancias a
tener en cuenta, se debe destacar que todas las herramientas utilizadas presentan ciertas
tolerancias según el tipo que se haya elegido, pero serán despreciadas por términos del
trabajo.
El Niple corresponde tal como fue señalado, a una pieza de latón hexagonal, esta
pieza es simétrica respecto a su eje axial como horizontal y tiene roscado en ambos lados de
la pieza. Esta rosca corresponde a una Withworth que tiene 20 hilos por pulgada y un
ángulo de 55° correspondiente a este tipo de diente. A continuación mediante la utilización
del software SolidWork se desarrollo el modelo de la pieza en cuestión a fin de poder
dimensionarla y poder obtener su correspondiente plano de fabricación, las imágenes que
serán expuestas a continuación corresponderán a la pieza real comparada con la obtenida
con el programa señalado.
Planos de fabricación.-
En el correspondiente apartado se procederá a entregar el plano de fabricación de la
pieza, a fin de comprender las cotas necesarias y destacar las nacientes propias de la
fabricación. A su vez se podrá identificar tanto las características de la rosca como la
medida de las perforaciones del taladrado. La forma como será expuesto esto será mediante
el plano de fabricación que presentara la pieza en forma 3D, acompañado de una imagen de
vista principal, superior y corte de una sección especificada.
Diagrama de trayectorias de la herramienta.-
En lo que respecta a la explicación y representación del diagrama de trayectorias de
la herramienta mediante le proceso de mecanizado de la pieza, se debe destacar que para
poder realizarla fue necesaria la utilización de un software que pudiese recrear lo
correspondiente a un torno CNC, motivo por el cual el software utilizado corresponde al
WinUnisoft.
Este software no presentan las misma características de operación que el torno CNC
a utilizar, es decir, no presentan o no recrea un panel de control similar al torno CNC a
utilizar, pero en lo esencial correspondiente a la forma de programación se destaca que el
proceso es realizado de la misma forma, ya que la interfaz de trabajo es el FANUC.
Mediante la utilización de software es necesarios establecer el cero de trabajo, el tamaño de
la barra a utilizar y otros parámetros al igual que en la realidad.
Un punto a tener presente es que producto de las condiciones de trabajo impuestas,
donde se deberán realizar 100.000 piezas mensuales; se considero que el modo de
operación mas recomendable seria realizar un programación que permitiese mecanizar la
pieza con ciertas características (las 100.000) y luego tomar de otra forma la pieza para
poder mecanizar la otra parte restante (las 100.000). Por la razón expuesta anteriormente es
que fue necesario desarrollar 2 programaciones a fin de obtener la pieza final.
1. Primera etapa de mecanizado, posicionamiento del material (T0101).
En esta etapa y proceso de posicionamiento de la herramienta permitirá ajustar la pieza
en bruto a fin de establecer sus parámetros de mecanizado (destacar que las líneas rojas
destacan la trayectoria realizada por la herramienta).
2. Refrentado (T0101).
3. Cilindrado exterior (T0202).
4. Ranurado (T0505)
5. Roscado (T0404)
6. Taladrado agujero menor (T0606)
7. Taladrado agujero mayor (T0303)
8. Tronzado (T0505)
Segunda Programación.-
En lo que respecta a las líneas de trayectoria para la segunda programación, debido a las
explicaciones ya establecidas, se puede señalar que no serán mostradas a modo de no ser un
proceso repetitivo. Esto debido a que gracias a la simetría de la pieza, el proceso a
desarrollar en esta segunda programación involucra los mismos procesos ya mostrados
anteriormente, pero con la diferencia que las distancias recorridas serán distintas.
De esta manera se puede señalar que basta con revisar las líneas de trayectoria revisadas
en lo expuesto en la primera programación para comprender cuales serán las
correspondiente para el caso de la segunda programación, se debe tener presente que la
única actividad que no será realizada en esta programación corresponderá a la perforación
mas pequeña ya que esta en la primera programación ya llego hasta el largo deseado de la
pieza, por lo cual esa solo esa línea de trayectoria debe ser omitida.
Programación.-La programación correspondiente a ambos procesos mostrados anteriormente
corresponde a una programación en código G, la cual será detallada a continuación:
Primera programación.
M0102 T0505 ;G28 U0 W0; X21. Z19.5 ;G00 X150. Z150. ; G01 X 18.5 F0.1 ;T0101 ; X25.5 ;X5. Z 32.7 ; G00 X150. Z150. ;M00 ; T0404 ;X 25.5 ; X21. Z 32.7 ;Z 32.7 ; G76 P030055 Q100 R100 ;G96 S80 G99 ; G76 X18.5 Z19.5 R0 P813 Q250 F1.270 ;G50 S1000 M03; G00 X150. Z150. ;G01 X0. F06 ; T0606 ;G00 X150. Z150. ; X0 Z33. ;T0202 ; G83 R1 ;X18. Z33. ; G83 Z0 Q450 F0.8 ;G01X20. Z31.; G00 X150. Z150. ;Z17.7; T0505 ;X25.5; X18.5 Z-2.;G00X150.Z150.;
G01 X0.;
G00 X150. Z150. ;M30;
Segunda programación (invertir toma de la pieza)
M0102
T0505 ;
G28 U0 W0 ;
X13. Z1,8 ;
G00 X150. Z150. ;
G01 X 11.5 F0.1
T0101 ;
X25.5. ;
X5. Z17;
G00 X150. Z150. ;
M00; T0404 ;
X25.5 ;
X13. Z 15.5 ;
Z15; G76 P030055 Q100 R100
G96 S80 G99; G76 X11.5 Z1.8 R0 P813 Q250 F1.270 ;
G50 S1000 M03;
G00 X150. Z150. ;
G01 X0. F0.6 ; T0303 ;G00 X150. Z150. ;
X0. Z17.5.;
T0202 ;
G83 R1 ;
X12. Z16.5. ;
G83 Z0. Q450 F0.8 ;
G01 Z0 ;
G00 X150. Z150. ;
X25.5 ;
T0505 ;
G00 X150. Z150. ;
X13. Z1,8.;
G01 X11.5 ;X 13. ;G00 X150. Z150. ;M00;M30;
Tiempos de mecanizado.-
Frente a este punto es necesario tener presente diversos puntos que involucran tanto
el proceso de fabricación de la programación como también el de mecanizado de las piezas
en cuestión. Se debe tener presente que al momento de estudiar lo referente a los puntos
anteriormente señalados se destacan las cantidades de líneas de programación, los
correspondientes posicionamientos, cambios de herramienta, etc.
Tiempo de programación.-Dentro de este punto se destaca que se tuvieron que elaborar dos programaciones para
poder realizar la pieza en cuestión, debido a las razones explicadas anteriormente. Frente a
este punto y debido a la complejidad de elaboración a fin de poder cumplir con las medidas
y tolerancias requeridas, se considera que el tiempo utilizado por línea de programación
será de aproximadamente 5 minutos, debido a esto se calcula que el tiempo utilizado para
programar la pieza será:
T .elaboracion (s )=78 lineas∗5minutoslineas
=390 minutos .
Finalmente en lo que respecta a este punto se debe tener presente que cuando se analice en
lo que respecta a sus correspondiente costos, este será solo una inversión inicial producto
de que la programación queda grabada en el sistema y posteriormente solo debe ser
ejecutable. El tiempo en horas para la elaboración de la programación será 3,5 horas.
Tiempo cambio de herramienta.-Este tiempo considera lo referente al procesos en el cual la programación vuelve al
cero de trabajo para poder modificar la herramienta de corte a fin de desarrollar otro
proceso en particular. Para términos de este proyecto se considera que este tiempo será de
aproximadamente 5 segundos, lo que implica que el tiempo total de cambio de herramienta
para poder desarrollar las dos programaciones será:
T .cambio herramienta=T .cambio herramienta∗N ° Cambios .
T . cambio herramienta=5 segundos∗12=60 segundos.
Tiempo posicionamiento de la pieza en bruto.-Este tiempo involucra la etapa inicial en la cual se posiciona la pieza en bruto a fin
de poder establecer sus parámetros para comenzar su mecanizado, este tiempo es
considerado de aproximadamente 10 segundos.
Tiempo propio de mecanizado de la pieza.-Este punto es uno de los más relevantes en el desarrollo y estudios de los tiempos,
por lo cual será necesario destacar las formulaciones a tener presente para poder calcular
los tiempos de operación. Se destaca que cada herramienta presenta su correspondiente
avance respectivo estipulado por el catalogo consultado, gracias a este avance y junto con
las revoluciones de trabajo que corresponderán a 1400 RPM. Todo estos puntos serán
analizados para cada etapa en la cual se ejecutan los comandos G, es decir, cuando se
produce un acercamiento a la pieza, se realiza el tronzado, cilindrado, etc.
La formulación que permitirá calcular el tiempo de trayectoria para cada caso será:
Tiempo=distancia (mm )
Avance por minuto(mmmin )
= distancia
avance por rev (mmrev )∗RPM
Para términos de la maquina utilizada se trabajara bajo las condiciones de operación
máxima que presenta la maquina, por lo cual el avance por minuto de acuerdo al comando
G00 será de 12 m/min.
A continuación se presentara una tabla en la cual se mostraran de forma detallada
las distancias recorridas como también los tiempos necesarios para cada proceso según los
comandos G00, G01, etc.
Primera programación.-
Línea Comandos Programa Distancia Recorrida (mm)
Avance (mm/rev)
Avance por Minuto (mm/min)
Tiempo (s)
1 M0102 2 G28 U0 W0 ; 3 G00 X150. Z150. ; 0 - 12000 -4 T0101 ; 5 X5. Z 25.5 ; 191,442 - 12000 0,96
6 M00 ; 7 X 19. ; 14,000 - 12000 0,078 Z 24.5 ; 0,500 - 12000 0,009 G96 S80 G99 ; 10 G50 S1000 M03; 11 G01 X0. F06 ; 19,000 0,6 840 1,3612 G00 X150. Z150. ; 195,577 - 12000 0,9813 T0202 ; 14 X17.5 Z26. ; 181,472 - 12000 0,9115 G01 Z15. ; 11,000 0,5 700 0,9416 X19. ; 1,500 0,5 700 0,1317 G00 X150. Z150. ; 188,112 0,5 12000 0,9418 T0505 ; 19 X18.5 Z16.8 ; 187,175 - 12000 0,9420 G01 X 15.8 F0.1 ; 3 0,1 140 1,2921 X19. ; 3,200 0,1 140 1,3722 G00 X150. Z150. ; 186,824 12000 0,9323 T0404 ; 24 X18.5 Z 25.5 ; 181,087 12000 0,9125 G78 P030055 Q100 R100 26 G78 X15.8 Z16.8 R0 P813 Q250
F1.270 ;65,800 0,1 140 28,20
27 G00 X150. Z150. ; 181,087 - 12000 0,9128 T0606 ; 29 X0 Z26. ; 194,618 - 12000 0,9730 G83 R1 ; 30 G83 Z0 Q450 F0.8 ; 156,800 0,3 420 22,4031 G00 X150. Z150. ; 194,618 0 12000 0,9732 T0707 ; 33 X0. Z26.; 194,618 12000 0,9734 G83 R1 ; 35 G83 Z15. Q450 F0.8 ; 86,500 0,4 560 9,2736 G00 X150. Z150. ; 194,61757
4 12000 0,97
37 T0505 ; 38 X18.5 Z-2.; 200,988 12000 1,0039 G01 X0.; 18,500 0,1 140 7,9340 G00 X150. Z150. ; 213,551 12000 1,0741 M30;
TOTAL 3065,585 TIEMPO TOTAL (s)
86,38
Segunda programación.-
Línea Comandos Programa Distancia Recorrida (mm)
Avance (mm/rev)
Avance por Minuto (mm/min)
Tiempo (s)
1 M0102 2 G28 U0 W0 ; 3 G00 X150. Z150. ; - 12000 -4 T0101 ; 5 X5. Z12,5; 191,442 - 12000 0,966 M00; 7 X19. ; 14,000 - 12000 0,078 Z10.5; 2,000 - 12000 0,019 G96 S80 G99; 10 G50 S1000 M03; 11 G01 X0. F0.6 ; 19,000 0,6 840 1,3612 G00 X150. Z150. ; 204,842 - 12000 1,0213 T0202 ; 14 X17.5 Z12. ; 191,312 - 12000 0,9615 G01 Z9.5 ; 2,500 0,5 700 0,2116 X19. ; 1,500 0,5 700 0,1317 G00 X150. Z150. ; 192,097 0,5 12000 0,9618 T0505 ; 19 X18.5 Z2,8 ; 197,383 - 12000 0,9920 X 15.8 ; 3 0,1 140 1,2921 X19. ; 3,200 0,1 140 1,3722 G00 X150. Z150. ; 197,050 12000 0,9923 T0404 ; 24 X18.5 Z 15.5 ; 188,102 12000 0,9425 G78 P030055 Q100 R100 26 G78 X15.8 Z2.8 R0 P813 Q250
F1.270 ;65,800 0,1 140 28,20
27 G00 X150. Z150. ; 181,087 - 12000 0,9128 T0707 ; 29 X0. Z13.; 194,618 - 12000 0,9730 G83 R1 ; 30 G83 Z9,5. Q450 F0.8 ; 86,500 0,3 420 12,3631 G00 X150. Z150. ; 205,524 0 12000 1,0332 T0505 ; 33 X18.5 Z2,8.; 197,383 12000 0,9934 G01 X15.8 ; 2,700 0,1 140 1,1635 X 18.5 ; 2,700 0,1 140 1,1636 G00 X150. Z150. ; 197,383105 12000 0,9937 M00; 12000 0,99
M30; TOTAL 2541,124 TIEMPO
TOTAL (s)59,99
Con ambas tablas expuestas se puede destacar que el tiempo total para el desarrollo
de la pieza será la sumatoria de los tiempos de programación, por lo cual el tiempo total de
fabricación de la pieza será de 146,37 segundos equivalentes a 2,4 minutos. El tiempo
recién mostrado será solo lo correspondiente a la ejecución del programa, pero para poder
saber el tiempo de mecanizado de la pieza será necesario considerar los tiempos de cambio
de herramienta y el posicionamiento de la pieza.
La tabla que se presentara a continuación mostrara el tiempo de mecanizado bajo las
condiciones establecidas:
Tiempo Total segundosCambio herramienta 60Posicionamiento material
10
Por trayectoria 146,37
Ahora bien bajo las exigencias de producción implantada correspondiente a la
fabricación de 10000 piezas, a continuación se mostrara el procedimiento para calcular los
tiempos necesarios de fabricación de la pieza. Se debe tener presente que el punto principal
es cumplir con la entrega de 10000 piezas por lo cual se debe considerar que a medida que
se realiza la producción siempre habrán piezas con desperfectos o que no cumplan con las
medidas establecidas, para casos de análisis y estipulado por el profesor este margen de
error será de un 5%. Esto implica que la producción real debe ser de 11000 piezas.
Tiempo TotalCambio herramienta 60Posicionamiento material
10
Por trayectoria 146,37Total (s/pieza) 216,37017
5Total (m/pieza) 3,6061695
8Total (Hr/pieza) 0,0601028
3
Para analizar y estudiar los tiempos correspondientes se estudiaran cuantas piezas
pueden ser realizadas por hora, a fin de poder establecer su correspondiente relación a los
días, semanas, meses, etc. Las condiciones de operación de la empresa implican trabajo
continuado, es decir, 3 turnos de 8 horas; hasta el día viernes (Días trabajo: lunes- viernes
24 horas). Debido a las fluctuaciones de los meses se estiman que los días trabajados al mes
serán 22 días.
Análisis PosteriorPiezas/hr 17Piezas/día (24 horas) 399Piezas/semana (7 días) 2.795Piezas/mes (30 días) 11.97
9Piezas/día (24 horas laborales 2 turnos dia/noche)
399
Piezas/semana laboral (5 días) 1.997Piezas/mes (22 días Laborales) 8.785
Se logra apreciar que no se cumplen con la cantidad de piezas requeridas en el mes,
motivo por el cual será necesario trabajar con otro torno CNC a fin de satisfacer la
producción requerida.
Cantidades de Tornos CNC 12Producción al mes (30 días laborales)
105.419
Costo de fabricación del Niple.-
En lo que respecta a este tópico se deberán considerar los puntos de costos
correspondientes a el valor de la pieza a utilizar, es decir, la barra hexagonal que será el
material bruto a mecanizar, esto ira acompañado del costo de mano de obran
correspondiente tiempo que toma la fabricación de la pieza en relación al costo operacional
de cada trabajador. A su vez se deben considerar las variables correspondientes al
mantenimiento preventivo de la maquina y según se necesitase el correspondiente
mantenimiento correctivo, finalmente se considerara el costo asociado a la programación
producto de que se necesita personal capacitado para diseñar el programa a utilizar. Se debe
tener en cuenta un detalle el cual será analizado en términos generales, considerando la vida
útil de las placas utilizadas de 20 minutos y su vez se tomara un valor promedio de $3500.
Costo Materia Prima.
El material a utilizar como ya fue señalada en el comienzo del informe,
corresponderá a latón de “” la cual se vende en largos de 3 metros (empresa barra de latón).
El rango de costo de este material será de $3500/m. Esto nos permite identificar que el
costo por pieza será:
Costomateria prima=3500( $m )∗0,028 m=$ 98
Costo mano de obra.
Este costo esta asociado a la inversión correspondiente a la mano de obra, el cual esta
asociado a un costo de hora hombre maquina la cual para el caso de este informe será
de $21.000. Con esto y considerando el tiempo necesario para mecanizar la pieza, se
puede estimar que el costo de mano de obra será de:
Costomano de obra=21000( $hr )∗0,06 hr=$ 1260
Costo de mantención.-
Debido a que la maquina debe estar operando bajo las condiciones optimas de trabajo
será necesario ir programando mantenimiento preventivos con mayor frecuencia. Esto
producto de que al trabajar de forma exigente y continua será necesario dejar una
frecuencia semanal de mantenimiento preventivo, ya que tal como fue señalada en el
apartado anterior se realiza todos los fines de semana esta operación.
Estimando aproximadamente lo que implica este tipo de mantenimiento y considerando
un caso de mantención correctiva una vez al mes, se estima que el costo de esta operación
esta en un rango de $200.000. Ahora analizando la situación y asociándolo al valor que
tendrá este mantenimiento asociado a la pieza en cuestión resulta:
Costounitario mantencion=$ 200.000∗12105.419
=$ 22,76
Costo de controlador.-
Para el caso en cuestión el costo de controlador implica considerar al personal
calificado y encargado de revisar que las producciones, es decir, las piezas salgan bajos las
tolerancias requeridas. Por esta razón se contemplan 3 personas en turnos de 8 horas que
trabajaran miércoles y viernes, cuyos sueldos bordearan los $350.000. Debido a esto el
costo unitario avocado a la fabricación de la pieza será:
Costounitario controlador=350000∗3105419
=$ 9,9
Costo de programación.-
Este costo de programación esta asociado al valor que cobrar el programador, que
estará asociado al tiempo por línea de programación. El valor correspondiente al
programador será de $30.000 hr programador, por lo cual para poder calcular el
correspondiente costo de programación será:
Costo programacion=30000( $hr )∗6,5 hr=$ 195000
Costo de control de procesos y determinación de fechas mas el costo de
preparación fuera de la maquina.
En estos costos se considera que el ingeniero encargado de realizar la gestión de
control de procesos y determinación de fechas, es decir, el encargado de especificar las
planificaciones, tiempos de respuestas, etc.; tendrá un sueldo aproximado de $450.000, a su
vez en estos costos se pueden asociar lo correspondiente a la preparación fuera de la
maquina que implican adquisición de herramientas, gestiones, capacitación, etc. Estos
últimos costos señalados bordean el $50000.
Debido a todo lo anteriormente señalado el costo total asociado a este punto será de
$500000.
Finalmente se debe destacar y tener presente que cuando se analiza el costo unitario
de fabricación de una pieza, se deben separar los participantes en costos unitarios, los
costos repetitivos. Dentro de los costos unitarios se identifica lo correspondiente a costo
materia prima, costo mano de obra, costo mantención y costo controlador; mientras que
para lo referente a los costos repetitivos se consideraran los costos de programación y los
costos de control de procesos. Con la ayuda de la siguiente formulación se estima que el
valor unitario de la pieza será:
Costounitario pieza=$ 98+$ 1260+$22,76+$ 9,9+$ (195000+500000105419 )
Costounitario pieza=$ 1397
Finalmente se debe recordar que el costo unitario de la fabricación de la pieza será
de $1397, la cual evaluada a la cantidad que debe ser fabricada (considerando perdidas) se
considera que el costo total de producción de las 105419 piezas bordeara los $ 147.270.343.
Conclusiones.-
En este apartado se procederá a dar paso a las respectivas conclusiones obtenidas
mediante el desarrollo del informe, como también se presentaran ciertas observaciones a
considerar las cuales tendrán un enfoque de complementar y destacar ciertos puntos de gran
importancia para el proceso tanto previo como posterior al mecanizado de la pieza.
En primer lugar se debe destacar que con la ayuda de un torno CNC se puede
realizar una diversidad de geometrías complejas a bajos tiempos de operación, esto a
diferencia de la utilización de un torno convencional en el cual los tiempos se amplían
propios del manejo de la maquina, operador, etc. Frente a este punto es necesario señalar
que la fabricación de las piezas comprende dos etapas las cuales serán desarrolladas a
medida que finaliza una, es decir, primero se desarrollaran alrededor de 105000 piezas con
la primera programación y luego se procederá a ejecutar la segunda programación para su
elaboración final; frente a esto se destaca que el tiempo de aproximadamente de 3,6
minutos el cual es un rango aceptable, pero puede ser mas corto.
Justo en el punto anterior es donde las empresas prestan su principal atención, esto
se debe al hecho de que se necesita que el proceso de mecanizado sea el mas optimo
posible, por lo cual el programador debe optimizar los recorridos involucrados en
cilindrado, cambio de herramientas, etc., a fin de que el tiempo de elaboración de la pieza
sea el mas bajo posible. De esta manera y con la ayuda de la tabla de recorrido con tiempos
presentada en el informe, se lograr apreciar que existen distancias que pudiesen ser
modificadas a fin de reducir los tiempos, estas corresponden principalmente al G00 X150
Z150 donde se produce el cambio de herramienta. Al trabajar con una distancia dentro de lo
posible mas baja, se podrán obtener tiempos mas reducidos que se traducirán en una
disminución en el correspondiente tiempo necesario para la fabricación.
Ahora bien en lo que respecta a los costos para la correspondiente fabricación de la
demanda solicitada se deben considerar la presencia del costo del programador, operador,
como las correspondientes gestiones tanto de tiempos, mantención, etc. Dentro de este
marco es preciso señalar que las mantenciones son realizadas los días sábados y domingo
de todas las semanas a fin de poder prevenir las fallas o corregirlas en tiempos óptimos que
no afecten el tiempo estipulado de producción, también es necesario tener presente la
cantidad de personal especializados, el costo hora hombre maquina, etc. Todo esto permitió
estudiar el costo unitario de la pieza fabricada cuyo valor es alrededor de los $1400; se
puede considerar que este precio es un valor muy alto ya que la pieza en el mercado se
comercializa a no más de $2000, por esta razón una de las observaciones se centrara en este
punto, ya que al realizar un análisis de la producción diaria, mensual tanto como la cantidad
de tornos CNC involucrados; se lograr destacar que una reducción de los tiempos de
operación, es decir, programación como tiempos propios del operador, permitirán aumentar
la producción diaria y a su vez reduciría la cantidad de tornos CNC. Todo esto se reflejara
en que el costo unitario por pieza podría reducirse entre un 30% a 35% permitiendo de esta
forma aumenta las ganancias de la empresa. Finalmente en este punto destacar que el
estudio de costos es solamente estimativos producto del resguardo de información de la
empresa frente a ciertos puntos como costo de material, mantención, ingeniería, costo de las
placas, etc.
Enfocando la mirada en otro punto se debe señalar que existe una diversidad de
software que permiten recrear la operación en un torno CNC, esto permite facilitar la
compresión del estudiantado frente a este tema. A su vez una de las cualidades del
programa es que entrega el diagrama de trayectorias que se realizan para el desarrollo de
cierta operación o la construcción en si de la pieza, estas líneas de trayectoria son de gran
utilidad ya que permiten identificar la forma como se están realizando los procesos,
pudiendo así convertirse en una herramienta que permita estudiar el mejoramiento de la
producción.
Otro punto a destacar es lo referente a la selección de las herramientas de corte junto
con los mangos asociados, en este punto y tal como fue señalado se tuvo que recurrir a los
catálogos de la empresa Sanvick a fin de poder identificar algunas herramientas de corte
presentes en el mercado. Para este punto fue necesario considerar los requerimientos que
debía cumplir las herramientas, es decir, su ancho, ángulo, perfil, etc., esto a su vez
acompañado de las recomendaciones de velocidad de corte, avance, etc., puntos que
permitieron configurar la maquina a fin de trabajar con estas herramientas dentro de los
parámetros óptimos de operación, permitiendo así obtener mejores piezas como también
ocupar la vida útil de la pieza.
Finalmente en términos generales se puede señalar que todo procesos de
mecanizado nace del punto base correspondiente al plano de la pieza, el cual debe entregar
toda la información necesaria para su correcta fabricación, paso seguido se procede a
estudiar cuales son las etapas del proceso de mecanizado a realizar juntos con las
herramientas de corte participantes, luego todo esto se traduce en una programación y
estimación de costos y el equipo de trabajo; por lo cual los planos de fabricación son una de
las principales herramientas que debe ser controlada. En lo que respecta a la programación
se pudo señalar que todos los tornos CNC presentan diversos tipos de comando según sea el
equipo (diferenciaciones de la empresa fabricante), pero en términos generales la
metodología y procedimientos es la misma; por lo cual independiente el tipo de torno que
se utilice, solo es necesario tener claro los procesos y etapas de fabricación, con las
correspondientes coordenadas según sea necesario como también el rango de operación del
equipo y luego acomodar todo ese ciclo a los correspondientes comandos del torno CNC
utilizado. A modo de observación y con ayuda de lo mencionada en la etapa de producción
de las piezas se destaca la consideración de un margen de piezas malas o que no cumplen
con los requerimientos de 0,5%, valor que puede ser mayor o menor según la correcta
elección de la herramienta de corte como también del estado en el cual se encuentren luego
de cierto tiempo de operación.