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