Transcript OPTIMIZACION DE LOS PARAMETROS DE CORTE

OPTIMIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE
CORTE
Sergio Alberto Rueda
Diego Armando Gómez
OBJETIVOS DE LA OPTIMIZACIÓN
El maximizar la producción con el
mínimo de recursos invertidos.

Máxima velocidad
de producción

Costo mínimo por
unidad
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.
Curvas de vida de la
herramienta o
Ecuación de Taylor
V cT
y
 Ct
𝑉𝑐 : Velocidad de corte [m/min]
𝑇: Vida de la herramienta [min]
𝐶𝑡 , 𝑦 :Constantes que dependen de las condiciones de corte
TIEMPOS DE EJECUCIÓN


T

T pr
T e= m t e

T p rb
T p rd
tb
td

tp
ts
tdp
tdf
tde


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
TIEMPOS DE EJECUCIÓN


T
T pr

T e= m t e

T p rb
T p rd
tb
td

tp
ts
tdp
tdf
tde

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
TIEMPOS Y VELOCIDAD DE CORTE
tv
Tiempo de vida de la herramienta
t tf
Tiempo de cambio de la herramienta
Nr 
mt df 
tp 
l
nf

mt p
# de reafilaciones de la herramienta
tv
mt p t tf
Tiempo total de cambio de la herramienta
tv
 dl
Tiempo efectivo de remoción de material
1000 v c f
t  t pr  m ( t dp  t de  t s )  mt p  mt df
Tiempo global para la ejecución de la tarea
TIEMPO Y VELOCIDAD DE CORTE
CILINDRADO
tp 

n f

Vc   r 
 dl
1000 V c  f
 2
2 n d
N en rpm
f en mm/rev
1000
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
 Ct
t v  
 Vc




1
n

1
K
Vc
Ct n  K ; 1  x
n
x
T  t pr  m t dp  t de  t s  
m  dl
1000 V c f

m  dlV c
X 1
1000 fK
 t tf
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]
MÁXIMA PRODUCCIÓN
dT
m  dl

dV c
1000 f

1
V
2
c

1
V c 
  X  1V c
  X  1 
2
X 2
V max 

t tf
m  dl
1000 fK
Vc
0
K
K
X
X
 1 t tf
Ct

1
n
1  n t tf
n
T v max pr   X  1   t tf 
1 n
n
 t tf
X 2
t tf  0
MÁXIMA PRODUCCIÓN
V max 
K
X
X
 1 t tf
Ct

1
n
1  n t tf
n
T v max pr   X  1   t tf 
1 n
n
 t tf
COSTO DE PRODUCCIÓN
Kc
Kv
Costos independientes de la
velocidad de corte
Costos dependientes de la velocidad
de corte
Vi
Valor inicial de la herramienta
Vf
Valor final de la herramienta
na
na  1
# de veces posibles de reafilar la
herramienta
# de filos de la herramienta
COSTO DE PRODUCCIÓN
C fT v 
V
i
 V f  n a c rf
n a  1
C rf
Costo de la herramienta por
vida (filo)
Costo global de reafilación de
la herramienta
Tiempo principal de corte
efectivo por pieza
tp
Z tv 

tv
tp
# de piezas maquinadas
durante la vida de un filo de
la herramienta
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
K t  C ptg
Se tiene:
costos definidos por minuto:
Cp
Tiempo global en minutos, para la ejecución
t
tg 
de una pieza:
m
tg 
t pr
m
 t p  t s  t dp  t de 
tp
tv
t tf
El costo de ejecución por pieza es:
Ce  K c  K
fe
 K t  K c  C ftv
tp
tv
Cp
t
m
VELOCIDAD ECONÓMICA DE CORTE
Torneado:
C e  K c  C fTv
dC e
dV c
 C fTv
X
X 1
 T pr
 dlV c
 dl

 C p  
 t dp  t de  t s 

 t tf
1000 fK
1000 V c f 1000 fK
 m
 dlV c
X 1
 1 dlV c
X 2
1000 fK
X
 1
K
Cp
C
X
 1 dlV c
1000 fK
X 2
 t tf  C p 
 C p  t tf   V c  C p
X
fTv
 dl

1
1000 f V
2
c
0




VELOCIDAD ECONÓMICA DE CORTE
V c min 
MÍNIMO
COSTO
Cp K
X
X
 1 C fTv  C p  t tf
T ve 
X

K

X
C fTv


( X  1)  t tf 

C
p 

 1 C fTv  C p  t tf

Cp
costo de mano de obra, de maquina, de local de trabajo por
minuto: C
p
costo de herramienta por filo:
C
ftv
VELOCIDAD ECONÓMICA DE CORTE
V c min 
Cp K
X
X
 1 C fTv  C p  t tf
K
V c min 
X
C fTv


( X  1)  t tf 

Cp


VELOCIDAD ECONÓMICA DE CORTE
MÍNIMO COSTO
T ve 
X
 1 C fTv  C p  t tf
Cp

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)
V c min 
V c min 
K
X
X
 1 t tf  C fTv / C p 
680
5
5
5  1 1  0 , 684
/ 0 , 40 
 422 m / min

T ve 
T ve 
X
 1 C fTv  C p  t tf

Cp
5  1 0 , 684
 0 , 40  1 
0 , 40
 10 ,8 min

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
C fT v 
5 , 7  0 , 23 
8
 US$ 0.684