optimizacion de para metros de corte

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OPTIMIZACION DE PARAMETROS DE CORTE ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA UIS

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OPTIMIZACION DEPARAMETROS DE CORTE

ESCUELA DE INGENIERIAMECANICA

UIS

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¿ OPTIMIZACION ?

TIEMPOS y

COSTOS

ECUACIONES Y

DERIVADAS

EJEMPLOS

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DETERMINACION DE PARAMETROS

El objetivo es obtener las condiciones básicas para larealización del proceso de mecanizado:

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DETERMINACION DE LASCONDICIONES DE MECANIZADO

La optimización del mecanizado debe estar realizada entérminos de minimización de costos y tiempo demecanizado. Esto significa que para cada procesoexiste un rango de máxima eficiencia de trabajo.

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 VELOCIDAD DE CORTE PARA COSTOMINIMO

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 VELOCIDAD DE CORTE PARAMAXIMA PRODUCCION

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CORRECTA DETERMINACION DEPARAMETROS

En una primera etapa se trata de establecer unarelación entre los parámetros y la vida o desgaste dela herramienta.

Se construyen entonces curvas de vida (Ecuación de

Taylor):

 Vc: Velocidad de corte

T: Vida de la herramienta

Ct, y: constantes, dependen de las condiciones de corte

 y

c C T V  !

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TIEMPO DE EJECUCION YMAQUINABILIDAD

Tprb Tprd

Tpr 

tp ts

tb

tdp tdf  tde

td

Te=mte

T

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TIEMPO DE EJECUCION YMAQUINABILIDAD

T=Tiempo global [min] para la elaboración de un lote de m piezas iguales. Este

tiempo se descompone en dos elementos:Tpr = Tiempo de preparación de la tarea = Tprb + Tprd

Te = Tiempo de ejecución de la tarea=mxte=m(tb+td)=m(tp+ts+tdp+tdf+tdem)

Tprb = Tiempo de preparación básico. Tiempo necesario para ejecución detodos los trabajos indispensables para el inicio de la tarea, recolocación de la

máquina y del local de trabajo en las condiciones iniciales después deconcluida la tarea.

Tprd = Tiempo de preparación distribuido de la tarea. Tiempo depreparación requerido e razón de factores ocasionales.

m = Número de piezas constantes del lote.

te = Tiempo efectivo de ejecución de una pieza = tb + td

tb = Tiempo básico de ejecución de una pieza = tb + ts

tp = Tiempo principal. Tiempo en que ocurre la remoción efectiva de material

ts = Tiempo secundario de ejecución: Tiempo para la realización de lostrabajos que se repiten regularmente para cada pieza.

td = Tiempo distribuido de una pieza = tdp + tdf + tdem

tdp = Tiempo distribuido debido al personal.

tdf = Tiempo distribuido debido a la herramienta.

tdem = Tiempo distribuido debido al equipamiento y al material.

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CORRELACION ENTRE EL TIEMPO DEEJECUCION Y LA VELOCIDAD DE

CORTE

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CORRELACION ENTRE EL TIEMPO DEEJECUCION Y LA VELOCIDAD DE

CORTE

Tv=Tiempo de vida de la herramienta

Ttf =Tiempo de cambio de la herramienta

Nr=mt p /Tv=Numero de reafilaciones de la herramienta

mt df =(mt p /Tv)t tf =Tiempo total usado en el cambio de laherramienta

T=Tpr+m(t dp+t dem+t s)+mt p+mt df  [min]

T=Tiempo global para la ejecución de la tarea

Tp=l/(nf)=T d l/(1000Vc f) [min]

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 Velocidad de corte para máximaproducción

 Al derivar esta ecuación e igualarla a cero encontramos

la velocidad de corte óptima para máxima producción.

 x

c

n

c

t v

 K 

C T  !¹¹

 º

 ¸©©ª

¨!

1

haciendo xn

 K C  nt  !! 1,1

t  f  

 X 

c

c

 sd emd  p pr  t 

 fK 

dl V m

 f  V 

dl mt t t m !

10001000

1TT

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luego

0

10001

1

1000

2

2!!

t  f  c

cc

t V  f   K 

d l m X 

V  f  

d l m

dV 

dT  T T 

011 2

2!

 K 

t V  X 

t  f   X 

c

c

n

t  f  

t  X 

t  f  

n

t n

t  X 

 K V 

1

max11

!

!

t  f  t  f  v t 

n

nt  X T 

 pr 

!!1

1max

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COSTO DE PRODUCCIONK c= costos por pieza producidas, independiente de la

velocidad de corte

K v= costos dependientes de la velocidad de corte

Calculo de los costos debidos a la herramienta:CfTv= costo de la herramienta por vida Tv

 Vi= valor inicial de la herramienta Vf= valor final de la herramientana= numero de veces que es posible realizar la

herramientana+1= numero total de filosCrf = costo global de reafilación de la herramientaZTv= Tv/t p = número de piezas maquinadas durante la vida Tv de

un filo de la herramientat p= tiempo principal de corte efectivo por pieza

1

!

a

rf  a

 f  i fT  n

cnV V C  v

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CALCULO DEL COSTO DE LA HORAMAQUINA: Cp x 60

Para realizar este cálculo se debe incluir: Depreciación anual de la máquina.

Intereses del capital prestado.

Costo del área ocupada (alquiler, iluminación, limpieza,mantenimiento, seguridad, etc).

Mantenimiento de la máquina. Costo de los salarios, incluidos los costos con relación al seguro,

garantía de tiempo de servicio, seguridad social, gratificaciones,faltas y atrasos eventuales, administración de personal, etc.

Energía eléctrica y otros insumos.

Lubricantes, fluidos de corte, etc.

Se tiene: K t= Cp x t g

Cp= Suma de los costos definidos por minuto

t g= T/m = Tiempo global en minutos, para la ejecución de una

pieza

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La velocidad para costo mínimo será:

Cp= costo de mano de obra, de maquina, de local de trabajo por

minuto

CfTv + Cp . t tf  = costo de herramienta, por vida, de parada de

maquina

La vida económica de la herramienta se obtiene con Tve=K  /Vc2 :

 p

 fT vt  f  

 X 

t  f   p fT v

 p

c

C C t  X 

 K 

t C C  X 

 K C V 

¹ º ¸©

ª¨

!

!

)1(1min

 p

t  f   p fT v

veC 

t C C  X T 

!

1

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EJEMPLO 1

Calcular el costo de una herramienta, por filo,

utilizando pastillas de metal duro, calidadextra, rectangulares, con 8 filos, fijadasmecánicamente en el soporte.

Costo del soporte: US$ 70.00 con tiempo de uso equivalente a 10cajas 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

CfTv = (5.7 0.23) / 8 = US$ 0.684

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EJEMPLO 2

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EJEMPLO 3Tomando como referencia un torno y una herramienta como

los descritos anteriormente, ¿Cuál es el tiempo de vida dela herramienta y la velocidad de corte requerida, paraobtener un mínimo costo en el mecanizado de piezas deacero ABNT 1020?

X = metal duro maquinando acero = 5 (Tabla anexa)

t tf = 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 = Ct X = 6805 = metal duro maquinando acero  ABNT 1020 (Tabla anexa)

? Amin/422

40,0/684,0115

680

/1

5

5

min m

C C t  X 

 K V  X 

 p fT vt  f  

c !

!

!

? Amin8,1040,0

140,0684,0151!

!

!

 p

t  f   p f  Tv

veC 

t C C  X T 

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