Avance de Residencia Profesional Aland Y. Escudero Ornelas

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1 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PACHUCA INGEN IERÍ A INDUS TRIA L Implem entac ión d e Cambio de Ing enierí a en las líneas de prod uc ción d el nuevo Mod elo Ford Mustang S550.  AVA NCE DE P ROYE CTO DE R ESI DENC IA P ROFE SION AL ALAND YARDEN ESCUDERO ORNELAS  ASESOR EXT ERNO: ING. JOSE ANTONIO HORACIO GARCIA SPINDOLA   ASE SOR INTERNO: ING. VICT OR H UGO R ODRIGUEZ CERV ANT ES SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA  

Transcript of Avance de Residencia Profesional Aland Y. Escudero Ornelas

INSTITUTO TECNOLGICO DE PACHUCAINGENIERA INDUSTRIAL

Implementacin de Cambio de Ingeniera en las lneas de produccin del nuevo Modelo Ford Mustang S550.

AVANCE DE PROYECTO DE RESIDENCIA PROFESIONAL

ALAND YARDEN ESCUDERO ORNELAS

ASESOR EXTERNO: ING. JOSE ANTONIO HORACIO GARCIA SPINDOLA ASESOR INTERNO: ING. VICTOR HUGO RODRIGUEZ CERVANTES

SUBSECRETARA DE EDUCACIN SUPERIORDIRECCIN GENERAL DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICA

IndiceINTRODUCCION1Capitulo 1. Generalidades de la Empresa21.1.1.DATOS GENERALES.21.1.2.Nombre o razn social.21.1.3.Ubicacin de la organizacin (direccin, telfono, fax, etc.).21.1.4.Giro de la organizacin (manufactura, comercial o de servicio).31.1.5.Tamao de la empresa (micro, pequea, mediana o grande).31.1.6.Rama (siderrgica, metalrgica, de plsticos, informtica, etc.).31.1.7.RESEA HISTRICA DE LA EMPRESA.31.1.8.ORGANIGRAMA DE LA EMPRESA.41.1.9.MISIN, VISIN Y POLTICA.61.1.10.PRINCIPALES PRODUCTOS Y CLIENTES.71.1.11.PREMIOS Y CERTIFICACIONES.81.1.12.CARACTERISTICAS DEL REA EN QUE SE PARTICIP.91.1.13.Descripcin de las reas101.1.14.Actividades del rea.121.1.15.Funciones del Residente12Capitulo 2. Planteamiento del Problema142.1.1.Objetivos.142.1.2.Objetivos generales142.1.3.Especficos.142.1.4.Justificacin152.1.5.Alcance15Capitulo 3. Marco Terico163.1.1.Manufactura163.1.2.Las industrias manufactureras y sus productos173.1.3.Industrias manufactureras173.1.4.Productos manufacturados183.1.5.Procesos de Manufactura183.1.6.Mquinas de produccin y herramientas183.1.7.Sistemas de Produccin203.1.8.Operaciones de maquinados y maquinas herramientas213.1.9.Torneado y operaciones afines233.1.10.Condiciones de corte en el torneado233.1.11.Operaciones relacionadas con el torneado243.7.3.El torno mecnico253.7.4.Mtodos de sujecin del trabajo al torno263.7.5.Tipos de Tornos283.7.6.Control Numrico313.7.7.Antecedentes Histricos313.7.8.Control Numrico Computarizado313.7.9.Control Numrico Directo313.7.10.Control Numrico Computarizado323.7.11.Principios de las mquinas de control Numrico (CN)333.7.12.Precisin en el control numrico333.7.13.Robots Industriales34Capitulo 4. Desarrollo del proyecto364.1.1.Introduccin a la lnea de Pin364.1.2.Diagrama de Operaciones Lnea de Pin DS37Operacin 05: Maquinado de Blank.38Operacin 07: Marcado Laser.44

INTRODUCCION

Este trabajo de memoria de residencia refleja lo aplicacin de lo aprendido durante la carrera y aplicada al rubro de la manufactura. La manufactura Consiste en la transformacin dematerias primasenproductos manufacturados,productos elaboradosoproductos terminadospara sudistribucinyconsumo. Tambin involucra procesos de elaboracin deproductos semi-manufacturadosoproductos semielaborados.

En este proyecto se explicara la aplicacin de un nuevo modelo y las mejoras que tienen con el rediseo del producto y cules son los cambios en las configuraciones en las mquinas.

A todo este nuevo proyecto se le denomino NEW GENERATION. Este ser el primero de los rediseos para mejoras en todas las lneas. Este NEW GEN es para el Ford Mustang S550 que ser el nuevo modelo de Mustang en 2015.

Capitulo 1. Generalidades de la Empresa

DATOS GENERALES.1.1.1. Nombre o razn social.La razn social de la empresa es Steeringmex S. de R.L. de C.V. y su nombre comercial es Nexteer Automotive.1.1.2. Ubicacin de la organizacin (direccin, telfono, fax, etc.).La planta 65 de Nexteer Automotive se encuentra ubicada en Santa Rosa de Viterbo No. 12 Parque Industrial FINSA, El Marques, Quertaro. (Ver Figura 1.1).Fig. 1.1. Ubicacin de Nexteer Planta 65. Nexteer Automotive

1.1.3. Giro de la organizacin (manufactura, comercial o de servicio).

El giro de la organizacin es de manufactura, la empresa es un lder global en la fabricacin de avanzados sistemas de columnas y direcciones elctricas e hidrulicas de la ms alta tecnologa. En Nexteer Automotive planta 65 nicamente se fabrican sistemas de direccin elctricas.1.1.4. Tamao de la empresa (micro, pequea, mediana o grande).

Nexteer Automotive es un empresa de carcter global, la casa matriz est en Saginaw, Michigan en Estados Unidos, cuenta con 20 plantas de manufactura, 5 centros de aplicacin de ingeniera, 10 centros de servicio al cliente, 3 centros de desempeo del vehculo y un centro de ingeniera de sistemas, distribuidos en diversas partes del mundo, contando con 8000 empleados de manera global.En la planta 65 se cuenta con 1200 colaboradores, 250 como personal administrativo y 950 como personal operativo.1.1.5. Rama (siderrgica, metalrgica, de plsticos, informtica, etc.).Nexteer Automotive es una empresa que pertenece a la rama automotriz, lder global en la fabricacin de sistemas de direccin, columnas, ejes y transmisiones. RESEA HISTRICA DE LA EMPRESA.La empresa fue fundada en 1906, con el nombre de Jackson, Church & Wilcox Co., tres aos ms tarde, el negocio fue comprado por Buick, propietario en ese entonces de GM. En 1917, la compaa lleg a ser la primera divisin de manufactura de partes automotrices de GM destinada a investigacin de sistemas de direccin, diseo y manufactura. As, durante mucho tiempo la compaa oper como una divisin de negocio de GM encargada de las operaciones de los sistemas de direccin. Fue hasta 1998 cuando GM cre Delphi Corporation, como un negocio de componentes automotrices que formaba parte de GM, y a la cual se otorgaron las operaciones de fabricacin de sistemas de direccin. En 1999, Delphi Corporation fue separada de GM para llegar a ser una compaa independiente, y en 2009, pas a pertenecer nuevamente a GM, siendo renombrada como Nexteer Automotive. Finalmente en 2010, GM vendi Nexteer Automotive a una compaa china: Pacific Century Motors.

ORGANIGRAMA DE LA EMPRESA. La organizacin de la planta se encuentra dividida en distintas reas como lo ingeniera, calidad, mejora continua, operaciones, planeacin, recursos humanos, finanzas y costos, nuevos programas, tal como se muestra en la figura 1.2. La estructura organizacional de Ingeniera de Manufactura en el rea de maquinados, se muestra en la figura 1.3.GERENTEGerente de operaciones planta 65Gerente de operaciones planta 66Gerente de Recursos HumanosGerente regional de mejora continaGerente regional IngenieriaGerente regional finanzas y costosGerente regional de Nuevos ProgramasGerente regional PlaneacinGerente de Calidad Planta 65Gerente de Calidad Planta 66

Fig 1.2. Organigrama general de la empresa.

GerenteIng. ManufacturaMAQUINADOS REPS

Ing. Procesos FORD DSIng. ManufacturaDS RACKSIng. ManufacturaBALL NUT FORD/DSIng. ManufacturaDS PION

Ing. ManufacturaRACK MACHINING REPSCMMIng. ManufacturaHOUSING FORDIng. Procesos

Ing. ManufacturaPION FORDIng. Manufactura Jr.Pion FORDIng. Procesos Jr.Ing. ManufacturaRACK MACHINING

Ing. Herramentista

Blue Print

Herramentista

Diseador Herramentista

Tcnico Cree Form

Fig 1.3 Organigrama de Ingeniera de Manufactura rea de maquinados.HerramentistaBlue Print

MISIN, VISIN Y POLTICA. Misin de crecimientoBenchmark de excelencia en manufactura:1. Mejores prcticas de manufactura de Nexteer y la Industria de las direcciones.1. Mejores prcticas en la implementacin de la cultura de alto desempeo. VisinLa visin de Nexteer Automotive es ser estar a la cabeza de la curva en gente, tecnologa y desempeo. Polticas de la empresaPoltica de seguridad y salud:Estamos comprometidos a promover la salud y la seguridad de cada empleado, visitante y contratista dentro de nuestra empresa. Es una responsabilidad de la direccin, la implementacin de acciones para ayudar a las personas a realizar un ambiente sano y seguro, libre de lesiones.Continuar con este esfuerzo es responsabilidad de cada uno. Nexteer Automotive promueve un programa proactivo de seguridad y salud donde nosotros: Creemos que todos los accidentes pueden ser evitados. Nos comprometemos a cumplir todos los requerimientos legales. Garantizamos proporcionar el entrenamiento y equipo de proteccin personal, en las reas que se requiera. Motivemos y reconozcamos a las personas que identifiquen y eliminen actos y condiciones inseguras en nuestro ambiente de trabajo.Poltica de calidad:Tomar acciones para la calidad es trabajo de todos.Poltica ambiental:Nexteer Automotive promueve la responsabilidad en todas sus actividades. Diseamos nuestros productos, procesos y servicios para la mejora continua ambiental. Nos comprometemos a cumplir con las leyes, regulaciones y nuestros requerimientos para la proteccin del medio ambiente. Conservamos los recursos, reducimos contaminantes y reciclamos materiales para la preservacin del medio ambiente.

ValoresNexteer Automotive fomenta una alta cultura de desempeo, haciendo nfasis en Sentido de urgencia, Relaciones fuertes, Dialogo Robusto y Claridad de Propsito. Usando estos 4 valores y sus competencias asociadas el equipo global de Nexteer se compromete a vivir la cultura de alto desempeo en cada cosa que realiza.

PRINCIPALES PRODUCTOS Y CLIENTES.Nexteer Automotive se dedica globalmente a la fabricacin de sistemas de direcciones elctricas e hidrulicas, columnas de direccin, transmisiones y ejes. En la planta 65, nicamente se fabrican direcciones elctricas (Fig 1.4), que proveen un sistema completo con capacidad de integracin para un mayor desempeo y rentabilidad; incluyendo columnas, ejes y mecanismos de direccin, as como el motor EPS, controlador y el mecanismo de ayuda.Figura 1.4. Direccin elctrica con asistencia de cremallera.

Los principales clientes de Nexteer Automotive son GM, Ford, Chrysler, Fiat, Toyota, PSA Peugeot Citroen y plantas manufactureras en India, China y Sudamrica. La planta 65 fabrica direcciones para automviles de Ford y Chrysler, tal como se muestra en la tabla 1.1.

ModeloAutosImagen

T1-8DFORDF-150(Excepto Raptor)

T1-9D

T1-10D

S197Mustang

S550Mustang 2015

FoAModelo AustralianoTerritory

DS 9DRAM

DS 8D

Tabla 1.1. Camionetas en donde se implementan los modelos.

PREMIOS Y CERTIFICACIONES.Nexteer Automotive ha recibido varios premios, fruto de su bsqueda constante en ser lder global en la fabricacin de sistemas de direccin. Algunos de los premios y certificaciones ms importantes que ha recibido la planta 65 de Nexteer son el premio Shingo Price (2006), por la excelencia de la manufactura otorgado por la Utah State University, tambin recibi el premio de liderazgo en seguridad del 2003 al 2008.La planta 65 cuenta con las certificaciones en la norma ISO 14001:2004 e ISO TS 16949:2009 gracias a que el sistema de administracin de calidad es aplicable al diseo y manufactura de cremalleras, piones y columnas de direccin.Ford presenta la certificacin Q1 a proveedores que logran un nivel elevado y uniforme de la satisfaccin del cliente, cumplir con los requisitos estrictos de calidad, fiabilidad, gestin de materiales y servicios de ingeniera y se la ha brindado a la empresa.

CARACTERISTICAS DEL REA EN QUE SE PARTICIP.Las reas en las que podramos dividir la planta 65 es de la siguiente manera:

Maquinados: Donde se realizan las piezas necesarias para la direccin. Cuartos Grises: Son cuartos dentro de la planta en donde se instalan los componentes elctricos de la direccin, el ambiente de estos cuartos tiene temperatura controlada, estn libres de electrosttica, todos los operadores de estas reas usan batas de algodn. Sub-ensambles: Son reas en la cual las piezas maquinadas se unen a otros elementos para seguir al proceso de ensamble. Ensamble: Es la lnea donde unen todos los componentes para as terminar la integracin de las direcciones.

El rea donde se realiz este trabajo fue el rea de Maquinados principalmente en el rea de Pion y de Ball Nut con responsabilidades. Tambin se tuvo participacin en el rea de Housing y Racks pero sin tener la responsabilidad como en las lneas ya mencionadas. A continuacin se muestra el producto terminado de cada una de las reas en la Fig 1.5

Fig 1.5. Componentes maquinados para la direccin por area.

CREMALLERA (RACK)BALL NUT

PIONHOUSING

1.1.6. Descripcin de las reas

Fsicamente las reas estn distribuidas de la siguiente manera y se describirn ms especficamente con sus operaciones durante el desarrollo de este trabajo.El rea de pin est dividida en dos celdas de manufactura con un ingeniero de manufactura responsable por cada una.La celda #1 se denomina Piones REPS y en ella se manufactura principalmente los modelos S-197,S550 y T-1.La celda #2 se denomina Piones DS y en ella se manufactura principalmente los modelos de FoA, y DS.Solo hay una Celda de Ball Nut en la cual se manufacturan modelos T1, S197 y BN NG.A continuacin se muestra el layout de cada celda de las cual se fue responsable.

Fig. 1.6 Celda Pin #1 REPS

Fig. 1.7 Celda Pin #2 DS

Fig. 1.8 Celda Ball Nut

1.1.7. Actividades del rea.El rea de manufactura comprende todo lo relacionado a liberaciones de maquinaria y equipo, actualizacin de documentos, coordinacin de proyectos de mejora, generar listas de refacciones para su disponibilidad cuando sean requeridas, asegurar que los dispositivos a prueba de error sean funcionales, realizar tareas de mantenimiento preventivo que sean efectivas, revisar peridicamente los AMEFs y reducir continuamente el RPN y trabajar bajo los lineamientos, polticas y procedimientos de la norma ISO TS 16949 e ISO 14000.1.1.8. Funciones del ResidenteLas funciones que se realizaron contemplan el apoyo en el rea de manufactura en la lnea de pion y ball nut para la supervisin de las correctas prcticas de preparacin y ajuste en la maquinaria presente en la lnea. As como, realizar pruebas de herramientas y de cambios de herramentales.Modificar y actualizar las instrucciones de trabajo, de manejo de calibradores, cambios de modelo, de ajustes, y en general, actualizar la documentacin correspondiente a ingeniera de manufactura en tiempo y forma.Atender asuntos relacionados con proveedores, correspondientes a cambios de herramientas, automatizacin de sistemas de abastecimiento de material a las maquinas, recibimiento de maquinaria, herramentales y herramientas necesarias en alguna de las operaciones de la lnea.Solicitud de envo de piezas por paquetera, realizando de solicitud y seguimiento del envi hasta su llegada a un destino especfico.Participacin activa como ingeniero en la validacin de mquinas nuevas para la lnea de Ball Nut.Finalmente actuar como responsable de la lnea en ausencia de los Ingenieros de las lneas para la solucin de problemas.

Capitulo 2. Planteamiento del Problema

2. 2.1. ANTECEDENTES Y DEFINICIN DEL PROBLEMA PARA LA REALIZACIN DEL PROYECTO DE RESIDENCIA.

En la planta 65 de Nexteer Automotive se encuentran 3 reas que involucran todo el proceso de fabricacin de direcciones elctricas: maquinados, cuarto gris y ensamble final. En el rea de maquinados se fabrican 4 componentes mecnicos de la direccin: la cremallera, ball nut, pin y housing. En el rea de cuarto gris, se colocan los componentes electrnicos de la direccin. Es un requerimiento de FORD tener mejores continuas en su modelo Mustang y se pidi que se redisearan los componentes de su direccin elctrica para reducir costos y mejorar funcionabilidad. Esto lo realizaron los ingenieros de producto y es ahora responsabilidad de los ingenieros en maquinados llevar acabo estos cambios en la produccin.Objetivos.

2.1.1. Objetivos generales

Implementar los ajustes necesarios en las lneas para obtener las especificaciones para el modelo S550 Nueva Generacin. Actualizar la documentacin necesaria para cada operacin. Estandarizar las prcticas recomendadas en cada una de las mquinas. Tener toda la documentacin pertinente para satisfacer los requerimientos del cliente.

2.1.2. Especficos.

Manufacturar correctamente el nuevo modelo de direccin para el Mustang S550. Investigar cmo afectan las variables presentes en el proceso las caractersticas fsicas de la pieza. Realizacin de Standard Work Instruction (SWI) de acuerdo a los nuevos procedimientos realizados en la operacin. Elaboracin de ayudas visuales para las operacines. Realizar el cambio de modelo en todas las maquinas con las que ya se cuentan. Adquirir nuevas mquinas y validarlas para las operaciones que lo requieren Certificar que todas los nuevos componentes cumplen con los estndares establecidos por el clienteJustificacinNuestro cliente Ford siempre est en constante mejora e innovacin en sus productos. Por lo cual nos exige este cambio de ingeniera para brindarles a sus clientes el mejor producto. Puede que fsicamente los cambios fsicos de los componentes no sean muy grandes pero se ven reflejados en rea de ensamble y en los costos finales. Este nuevo modelo tendr una vigencia de aproximadamente 3 aos.

AlcanceEl desarrollo del proyecto tendr una duracin de 6 meses, durante este periodo se implementara todos los cambios, se recibirn y validaran las mquinas para la correcta manufactura de las diferentes partes. nicamente se trabajara en el rea de manufactura dentro del rea de pin y ball nut con responsabilidades y como apoyo en caso de ser necesario en las lneas de cremalleras y housing. Se utilizaran los conocimientos adquiridos en la carrera como lo es Sistemas de manufactura, Manufactura integrada por computadora y Formulacin de Proyectos.Capitulo 3. Marco Terico

Como marco terico usare las referencias que postulan Serope Kalpakjian y Mikel P. Groove en las reas en las que se desarrolla este proyecto como lo es la manufactura en general, sistemas de produccin, manufactura integrada por computadora y seleccin de maquinaria y equipo.

3. ManufacturaLa palabra manufactura se deriva de las palabras latinas manus (mano) y factus (hacer); la combinacin de ambas significa hecho a mano. La palabra manufactura tiene varios siglos de antigedad, y hecho a mano describe en forma adecuada los mtodos manuales que se utilizaban cuando se acu la expresin. La mayor parte de la manufactura moderna se lleva a cabo por medio de maquinaria automatizada y controlada por computadora que se supervisa manualmente.

La expresin sistemas de manufactura se refiere a las formas de organizar a las personas y a los equipos de modo que la produccin se lleve a cabo con ms eficiencia. Son varios los sucesos histricos y descubrimientos que tuvieron un efecto grande en el desarrollo de los sistemas modernos de manufactura.

Como campo de estudio en el contexto moderno, la manufactura se puede definir de dos maneras: una tecnolgica y la otra econmica. En el sentido tecnolgico, la manufactura es la aplicacin de procesos fsicos y qumicos para alterar la geometra, propiedades o apariencia de un material de inicio dado para fabricar piezas o productos; la manufactura tambin incluye el ensamble de piezas mltiples para fabricar productos. Los procesos para llevar a cabo la manufactura involucran una combinacin de mquinas, herramientas, energa y trabajo manual. Casi siempre, la manufactura se ejecuta como una secuencia de operaciones. Cada una de stas lleva al material ms cerca del estado final que se desea.

En el sentido econmico, la manufactura es la transformacin de los materiales en artculos de valor mayor por medio de uno o ms operaciones de procesamiento o ensamblado. La clave es que la manufactura agrega valor al material cambiando su forma o propiedades, o mediante combinar materiales distintos tambin alterados. El material se habr hecho ms valioso por medio de las operaciones de manufactura ejecutadas en l. Cuando el mineral de hierro se convierte en acero se le agrega valor. Si la arena se transforma en vidrio se le aade valor. Cuando el petrleo se refina y se convierte en plstico su valor aumenta. Y cuando el plstico se modela en la geometra compleja de una silla de jardn, se vuelve ms valioso.

Las industrias manufactureras y sus productos

La manufactura es una actividad importante, pero no se lleva a cabo slo por s misma. Se ejecuta como una actividad comercial de las compaas que venden productos a los clientes. El tipo de manufactura que una empresa realiza depende de la clase de producto que fabrica. Esta relacin se va a analizar primero con el examen de los tipos de industrias manufactureras, y despus con la identificacin de los productos que generan.

3.1.1. Industrias manufacturerasLa industria consiste en empresas y organizaciones que producen o suministran bienes y servicios. Las industrias se clasifican como primarias, secundarias o terciarias. Las industrias primarias cultivan y explotan recursos naturales, tales como la agricultura y minera. Las industrias secundarias toman las salidas de las primarias y las convierten en bienes de consumo y capital. En esta categora, la manufactura es la actividad principal, pero tambin quedan incluidas las construcciones y la generacin de energa. Las industrias terciarias constituyen el sector de servicios de la economa.

3.1.2. Productos manufacturados Los productos finales fabricados por las industrias se dividen en dos clases principales: bienes de consumo y bienes de capital. Los bienes de consumo son productos que los consumidores compran en forma directa, como autos, computadoras personales, televisiones, neumticos y raquetas de tenis, entre muchos otros ms. Los bienes de capital son aquellos que adquieren otras compaas para producir bienes y prestar servicios. Algunos ejemplos de bienes de capital incluyen aviones, computadoras grandes, equipo ferroviario, mquinas herramienta y equipo para la construccin.Procesos de ManufacturaLos procesos de manufactura se dividen en dos tipos bsicos: 1) las operaciones del proceso, y 2) las del ensamblado. Una operacin del proceso hace que un material de trabajo pase de un estado de acabado a otro ms avanzado que est ms cerca del producto final que se desea. Se agrega valor cambiando la geometra, las propiedades o la apariencia del material de inicio. En general, las operaciones del proceso se ejecutan sobre partes discretas del trabajo, pero algunas tambin son aplicables a artculos ensamblados. Una operacin de ensamblado une dos o ms componentes a fin de crear una entidad nueva, llamada ensamble, subensamble o algn otro trmino que se refiera al proceso de unin (por ejemplo, un ensamble soldado se denomina soldadura).

Mquinas de produccin y herramientasLas operaciones de manufactura se llevan a cabo con el uso de maquinaria y herramienta (y personas). El empleo extenso de maquinaria en la manufactura comenz con la Revolucin Industrial. Fue en esa poca que las mquinas cortadoras de metal se desarrollaron y comenzaron a utilizarse en forma amplia. Reciban el nombre de mquinas herramienta que eran mquinas impulsadas por energa para operar herramientas de corte que antes se usaban con las manos. Las mquinas herramienta modernas se describen con la misma definicin bsica, excepto que la energa es elctrica en lugar de hidrulica o de vapor, y sunivel de precisin y automatizacin es mucho mayor hoy da. Las mquinas herramienta estn entre las ms verstiles de todas las que se aplican en la produccin. Se emplean no slo para hacer piezas de productos para el consumidor, sino tambin para elaborar componentes para otras mquinas de la produccin. Tanto en un sentido histrico como de reproduccin, la mquina herramienta es la madre de toda la maquinaria.

El equipo de produccin puede ser de propsito general o especial. El equipo de propsito general es ms verstil y adaptable a una variedad de trabajos. Se halla disponible en el comercio para cualquier compaa manufacturera que quiera invertir en l. El equipo de propsito especial por lo general est diseado para producir una pieza o un producto especfico en cantidades muy grandes. La economa de la produccin en masa justifica las grandes inversiones en maquinaria de propsito especial a fin de alcanzar eficiencias elevadas en ciclos cortos de tiempo. sta no es la nica razn de ser del equipo de propsito especial, pero es la principal. Otra razn es que el proceso puede ser nico y el equipo comercial no se encuentre disponible. Algunas compaas con requerimientos nicos de proceso desarrollan su propio equipo de propsito especial.

Por lo general, la maquinaria de produccin requiere herramientas que se integren en el equipo para el trabajo de la pieza o producto en particular. En muchos casos, el herramental debe disearse especficamente para la configuracin de la pieza o producto. Cuando se utiliza con equipo de propsito general, est diseada para ser intercambiable. Las herramientas se sujetan a la mquina para cada tipo de producto y se fabrica el volumen de produccin.Al terminar, se cambian las herramientas para el tipo siguiente de producto por trabajar.

Cuando se emplean con mquinas de propsito especial, es frecuente que las herramientas estn diseadas como parte integral de la mquina. Debido a que es probable que para la produccin en masa se empleen mquinas de propsito especial, las herramientas quiz nunca cambien, excepto para reemplazar componentes usados o reparar superficies desgastadas.

Sistemas de Produccin

Para operar con eficacia, una empresa de manufactura debe tener sistemas que le permitan llevar a cabo con eficiencia su tipo de produccin. Los sistemas de produccin consisten en personas, equipos y procedimientos diseados para combinar materiales y procesos que constituyen las operaciones de manufactura de la compaa. Los sistemas de produccin se dividen en dos categoras: 1) Instalaciones de produccin, 2) Sistemas de apoyo a la manufactura.

Las instalaciones de produccin se refieren al equipo fsico y su arreglo dentro de la fbrica. Los sistemas de apoyo a la manufactura son los procedimientos utilizados por la compaa para administrar la produccin y resolver los problemas tcnicos y logsticos que se encuentran en la ordenacin de los materiales, el movimiento del trabajo por la fbrica, y asegurar que los productos satisfagan estndares de calidad. Ambas categoras incluyen personas. Son stas las que hacen que los sistemas funcionen. En general, la mano de obra directa es responsable de operar el equipo de manufactura, y el personal profesional es el encargado de dar apoyo a la manufactura.

Operaciones de maquinados y maquinas herramientasEl maquinado es el ms verstil y preciso de todos los procesos de manufactura por su capacidad de producir una diversidad de piezas y caractersticas geomtricas (por ejemplo, roscas de tornillos, dientes de engrane, superficies lisas). La fundicin tambin puede producir una variedad de formas, pero carece de la precisin y exactitud del maquinado.En este apartado, se describen las operaciones de maquinado y las mquinas herramienta utilizadas para llevarlas a cabo. Las piezas maquinadas se clasifican en rotacionales y no rotacionales.

Una pieza rotacional tiene la forma de cilindro o disco. En la operacin caracterstica que produce estas formas, una herramienta de corte elimina material de una pieza de trabajo giratoria.

Los ejemplos incluyen el torneado y el perforado. El taladro se relaciona estrechamente, slo que en la mayora de las operaciones de taladrado se crea una forma cilndrica interna y la herramienta es la que gira (en lugar del trabajo).

Una pieza de trabajo no rotacional (tambin llamada prismtica) es una pieza en forma de bloque o placa. Esta forma se logra por movimientos lineales de la pieza de trabajo combinada con movimientos lineales o rotatorios de la herramienta. Las operaciones en esta categora incluyen fresado, perfilado, cepillado y aserrado.

Cada operacin de maquinado produce una forma caracterstica debido a dos factores:1) Los movimientos relativos entre la herramienta y la pieza de trabajo 2) la forma de la herramienta de corte. Estas operaciones se clasifican segn la forma de la pieza creada, ya sea por generacin o por formado.

En la generacin, la forma de la pieza de trabajo est determinada por la trayectoria del avance de la herramienta de corte. La trayectoria seguida por la herramienta durante su movimiento de avance se imparte a la superficie de trabajo a fin de crear la forma. Los ejemplos de generacin de formas de trabajo en maquinado incluyen el torneado recto, el torneado ahusado, el torneado de contornos, el fresado perifrico y el fresado de perfiles. En cada una de estas operaciones la remocin de material se realiza por el movimiento de la velocidad en la operacin, pero la forma de la pieza se determina por el movimiento de avance. La trayectoria de avance puede involucrar variaciones en la profundidad o el ancho de corte durante la operacin. Por ejemplo, en el torneado de contorno y las operaciones de fresado de perfiles que se muestran en la figura, el movimiento de avance produce cambios en la profundidad y el ancho, respectivamente, conforme el corte prosigue.

En el formado, la herramienta de corte forma la configuracin geomtrica de la pieza. En efecto, el filo de corte de la herramienta tiene el reverso de la forma a producir en la superficie de la pieza. El torneado de formas, el taladrado y el escariado son ejemplos de este caso. En estas operaciones, , la herramienta de corte imparte su forma al trabajo a fin de crear la forma de la pieza. Las condiciones de corte en el formado incluyen generalmente el movimiento primario de velocidad combinado con un movimiento de avance que se dirige directamente hacia el trabajo. La profundidad de corte en esta categora de maquinado se refiere a la penetracin final dentro del trabajo una vez que termina el movimiento de avance.

El formado y la generacin se combinan algunas veces en una operacin para el corte de roscas sobre un torno y el tallado de ranurasen una fresadora. En el corte de roscas la forma puntiaguda de la herramienta de corte determina la forma de las cuerdas, pero la gran velocidad de avance genera las cuerdas.En el ranurado (tambin llamado fresado de ranura), el ancho del cortador determina el ancho de la rendija, pero el movimiento de avance crea la ranura.Torneado y operaciones afines

El torneado es un proceso de maquinado en el cual una herramienta de una sola punta remueve material de la superficie de una pieza de trabajo cilndrica en rotacin; la herramienta avanza linealmente y en una direccin paralela al eje de rotacin. El torneado se lleva a cabo tradicionalmente en una mquina herramienta llamada torno, la cual suministra la potencia para tornear la pieza a una velocidad de rotacin determinada con avance de la herramienta y profundidad de corte especificados.

1. 2. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. Condiciones de corte en el torneado

La velocidad de rotacin en el torneado se relaciona con la velocidad de corte requerida en la superficie cilndrica de la pieza de trabajo por la ecuacin

donde N= velocidad de rotacin, rev/min; v =velocidad de corte, m/min (ft/min); y Do=dimetro original de la pieza, m (ft).

La operacin de torneado reduce el dimetro del trabajo Do al dimetro final Df. Elcambio de dimetro se determina por la profundidad de corte d:

El avance en el torneado se expresa generalmente en mm/rev (in/rev). Este avance se puede convertir a velocidad de avance lineal en mm/min (in/min) mediante la frmula:

donde fr = velocidad de avance, mm/min (in/min); y f = avance, mm/rev (in/rev).El tiempo para maquinar una pieza de trabajo cilndrica de un extremo a otro estdado por

Operaciones relacionadas con el torneado

Adems del torneado, se puede realizar una gran variedad de operaciones de maquinado en un torno.

a) Careado. La herramienta se alimenta radialmente sobre el extremo del trabajo rotatorio para crear una superficie plana.b) Torneado ahusado o cnico. En lugar de que la herramienta avance paralelamente al eje de rotacin del trabajo, lo hace en cierto ngulo creando una forma cnica.c) Torneado de contornos. En lugar de que la herramienta avance a lo largo de una lnea recta paralela al eje de rotacin como en torneado, sigue un contorno diferente a la lnea recta, creando as una forma contorneada en la pieza torneada.d) Torneado de formas. En esta operacin llamada algunas veces formado, la herramienta tiene una forma que se imparte al trabajo y se hunde radialmente dentro del trabajo.e) Achaflanado. El borde cortante de la herramienta se usa para cortar un ngulo en la esquina del cilindro y forma lo que se llama un chaflan.f ) Tronzado. La herramienta avanza radialmente dentro del trabajo en rotacin, en algn punto a lo largo de su longitud, para trozar el extremo de la pieza. A esta operacin se le llama algunas veces particin.g) Roscado. Una herramienta puntiaguda avanza linealmente a travs de la superficie externa de la pieza de trabajo en rotacin y en direccin paralela al eje de rotacin, a una velocidad de avance suficiente para crear cuerdas roscadas en el cilindro.h) Perforado. Una herramienta de punta sencilla avanza en lnea paralela al eje de rotacin, sobre el dimetro interno de un agujero existente en la pieza.i) Taladrado. El taladrado se puede ejecutar en un torno, haciendo avanzar la broca dentro del trabajo rotatorio a lo largo de su eje. El escariado se puede realizar en forma similar.j) Moleteado. sta es una operacin de maquinado porque no involucra corte de material.Es una operacin de formado de metal que se usa para producir un rayado regular o un patrn en la superficie de trabajo.

Las herramientas de una sola punta se usan en la mayora de las operaciones ejecutadas en tornos. Las herramientas de corte para el torneado, careado, ahusado, contorneado, chaflanado y perforado son herramientas de una sola punta. Una operacin de roscado se ejecuta usando una herramienta plana sencilla, diseada con la forma de la cuerda a producir.

Ciertas operaciones requieren herramientas diferentes a las de una sola punta. El torneado de formas se ejecuta con una de diseo especial llamada herramienta de forma. El perfil de la forma tallada en la herramienta establece la forma de la pieza de trabajo. Una herramienta de tronzado es bsicamente una herramienta de forma. El taladrado se realiza mediante una broca. El moleteado se ejecuta con una herramienta de moleteado que consiste en dos rodillos formadores endurecidos y montados sobre sus centros. Los rodillos formadores tienen el patrn de moleteado deseado en sus superficies. Para ejecutar el moleteado, se presiona la herramienta contra la superficie de la pieza rotatoria con la presin suficiente para imprimir el patrn sobre la superficie de trabajo.

1. 0. El torno mecnicoEl torno bsico usado para torneado y operaciones afines es un torno mecnico. Es una mquina herramienta muy verstil que se opera en forma manual y se utiliza ampliamente en produccin baja y media. El trmino mquina (engine en ingls) se origin en el tiempo en que estos mecanismos eran movidos por mquinas de vapor.Tecnologa del torno mecnico.

La figura 22.7 es un diagrama de un torno mecnico en el que se muestran sus componentes principales. El cabezal contiene la unidad de transmisin que mueve el husillo que hace girar al trabajo. Opuesta al cabezal est el contrapunto, en el cual se monta un centro para sostener el otro extremo de la pieza de trabajo.

La herramienta de corte es sostenida por una torreta que se encuentra fija al carro transversal, que se ensambla al carro principal. El carro principal se disea para deslizarse sobre las guas del torno a fin de hacer avanzar la herramienta paralelamente al eje de rotacin. Las guas son una especie de rieles a lo largo de los cuales se mueve el carro y estn hechas con gran precisin para lograr un alto grado de paralelismo respecto al eje del husillo. Las guas se construyen sobre la bancada del torno que provee un armazn rgido para la mquina herramienta.

El carro se mueve por medio de un tornillo gua que gira a la velocidad propia para obtener la velocidad de avance deseada. El carro transversal est diseado para avanzar en una direccin perpendicular al movimiento del carro. Por tanto, al mover el carro, la herramienta puede avanzar paralela al eje del trabajo para ejecutar el torneado recto. Y al mover el carro transversal, la herramienta puede avanzar radialmente dentro del trabajo para ejecutar el careado, el torneado de forma o la operacin de tronzado.

El torno mecnico convencional y la mayora de otras mquinas descritas en esta seccin son mquinas de torneado horizontal, es decir, el eje del husillo es horizontal. Esto es adecuado para la mayora de los trabajos de torno donde la longitud es mayor que el dimetro. Para trabajos donde el dimetro es mayor que la longitud y el trabajo es pesado, es ms conveniente orientar el trabajo de manera que gire alrededor de un eje vertical; stas son las mquinas de torneado vertical.

El tamao del torno se designa por el volteo y la mxima distancia admisible entre centros. El volteo es el dimetro mximo de la pieza de trabajo que puede girar el husillo; se determina como el doble de la distancia que existe entre el eje central del husillo y las guas de la mquina. El mximo tamao real de la pieza de trabajo cilndrica que puede acomodarse en el torno es algo ms pequea, debido a que el carro y la corredera lateral estn sobre las guas. La mxima distancia entre los centros indica la longitud mxima de la pieza de trabajo que puede ser montada entre el cabezal y el contrapunto.

Mtodos de sujecin del trabajo al torno Se usan cuatro mtodos comunes para sujetar las piezas de trabajo en el torneado, que a su vez consisten en varios mecanismos para sujetar el trabajo, centrarlo y mantenerlo en posicin sobre el eje del husillo y hacerlo girar.

La sujecin de trabajo entre centros se refiere al uso de dos centros, uno en el cabezal y el otro en el contrapunto. Este mtodo es apropiado para piezas que tienen una alta relacin entre la longitud y el dimetro. En el centro del cabezal se fija una brida llamada perro o plato de arrastre, en la parte exterior del trabajo que se usa para transmitir la rotacin del husillo. El centro del contrapunto tiene una punta en forma de cono que se inserta en un agujero practicado en el extremo del trabajo. El centro del contrapunto puede ser un centro vivo o un centro muerto. Un centro vivo gira en un cojinete del contrapunto, de manera que no hay rotacin relativa entre el trabajo y el centro vivo y por tanto no hay friccin.En contraste, un centro muerto est fijo en el contrapunto y no gira; la pieza de trabajo gira alrededor de la punta. Debido a la friccin y a la acumulacin del calor que resulta, esta disposicin se usa normalmente a menores velocidades de rotacin. El centro vivo se puede usar a altas velocidades.

El mandril, tiene varios diseos, con tres o cuatro mordazas para sostener la pieza cilndrica sobre su dimetro exterior. Las mordazas se disean frecuentemente para sostener tambin el dimetro interior de una pieza tubular. Un mandril autocentrante tiene un mecanismo que mueve simultneamente las mordazas hacia dentro o hacia fuera, y de esta forma centra el trabajo en el eje del husillo. Otros mandriles permiten la operacin independiente de cada mordaza. Los mandriles se pueden usar con o sin el centro del contrapunto. Para piezas con baja relacin entre la longitud y el dimetro, la sujecin de la pieza al mandril en forma empotrada (en voladizo) es por lo general suficiente para soportar las fuerzas de corte. Para barras largas de trabajo se necesita el soporte del contrapunto.

Una boquilla consiste en un buje tubular con hendiduras longitudinales que corren sobre la mitad de su longitud e igualmente espaciadas alrededor de su circunferencia. El dimetro interior de la boquilla se usa para sostener trabajos de forma cilndrica como barras. Debido a las hendiduras, un extremo de la boquilla puede apretarse para reducir su dimetro y suministrar una presin de agarre segura sobre el trabajo. Como hay un lmite en la reduccin que se puede obtener en una boquilla de cualquier dimetro, estos dispositivos de sujecin del trabajo se deben hacer en varias medidas para igualar el tamao particular de la pieza de trabajo.

Un plato de sujecin, es un dispositivo para sujetar el trabajo que se fija al husillo del torno y se usa para sostener piezas con formas irregulares. Debido a su forma irregular, estas piezas no se pueden sostener por otros mtodos de sujecin. Por tanto, el plato est equipado con mordazas diseadas a la medida de la forma particular de la pieza. Otros tornos y mquinas de torneado.

Tipos de TornosAdems de los tornos mecnicos, se han inventado otras mquinas de tornear para satisfacer funciones particulares o para automatizar el proceso de torneado. Entre estas mquinas estn:

1) el torno para herramientas, 2) el torno de velocidad, 3) el torno revlver,4) el torno de mandril, 5) la mquina automtica de tornillos 6) el torno controlado numricamente.

El torno para herramientas y el torno de velocidad estn ntimamente relacionados con el torno mecnico. El torno para herramientas es ms pequeo y tiene ms velocidades y avances disponibles. Se construye tambin para precisiones ms altas en concordancia con su propsito de fabricar componentes para herramientas, accesorios y otros dispositivos de alta precisin.

El torno de velocidad es ms simple en su construccin que el torno mecnico. No tiene carro principal ni carro transversal ni tampoco tornillo gua para manejar el carro. El operador sostiene la herramienta de corte usando un sostn fijo en la bancada del torno.

Las velocidades son ms altas en el torno de velocidad, pero el nmero de velocidades es limitado. Las aplicaciones de este tipo de mquina incluyen el torneado de madera, el rechazado de metal y operaciones de pulido.

Un torno revlver es un torno operado manualmente en el cual el contrapunto se ha reemplazado por una torreta que sostiene hasta seis herramientas de corte. Estas herramientas se pueden poner rpidamente en accin frente al trabajo, una por una, girando la torreta. Adems, el poste convencional de herramientas que se usa en el torno mecnico est remplazado por una torreta de cuatro lados, que es capaz de poner cuatro herramientas en posicin. Dada la capacidad de cambios rpidos de herramientas, el torno revlver se usa para trabajos de alta produccin que requieren una secuencia de cortes sobre la pieza.

El torno de mandril, como su nombre lo indica, usa un mandril en el husillo para sostener la pieza de trabajo. El contrapunto est ausente en esta mquina, de manera que las piezas no se pueden montar entre los centros. Esto restringe el uso de un torno de mandril a piezas cortas y ligeras. La disposicin de la operacin es similar al torno revlver, excepto porque las acciones de avance de las herramientas de corte se controlan ms en forma automtica que mediante un operador. La funcin del operador es cargar y descargar las piezas.

Una mquina de barra es similar al torno de mandril, excepto porque se usa una boquilla en lugar de un mandril, la cual permite alimentar barras largas a travs del cabezal en posicin de trabajo. Al final de cada ciclo de maquinado, una operacin de corte retira la pieza torneada. La barra se corre entonces hacia delante para presentar nuevo material para la prxima pieza. El avance del material, as como los corrimientos y los avances de las herramientas de corte, se realizan automticamente. Debido al alto nivel de operacin automtica, frecuentemente se le da a esta mquina el nombre de mquina de barras automtica. Una aplicacin importante de este tipo de mquinas es la produccin de tornillos y piezas similares de artculos de ferretera. A menudo se usa el trmino mquina automtica de tornillos para las mquinas que se usan en estas aplicaciones.

Las mquinas de barras pueden clasificarse como de husillo simple y de husillo mltiple. Una mquina de barras de husillo simple tiene un husillo que permite usar solamente una herramienta de corte a la vez por cada pieza que se mquina. Por tanto, mientras cada herramienta corta el trabajo las otras herramientas estn ociosas (los tornos revlver y los tornos de mandril estn tambin limitadas por esta operacin secuencial no simultnea).

Para incrementar la utilizacin de las herramientas de corte y la velocidad de produccin existen las mquinas de barras de husillo mltiple. Estas mquinas tienen ms de un husillo, de manera que muchas piezas se pueden maquinar simultneamente por muchas herramientas. Por ejemplo, una mquina de barras automtica de seis husillos puede cortar seis piezas al mismo tiempo. Al final de cada ciclo de maquinado, los husillos (incluidas las boquillas y las barras de trabajo) se corren a la posicin siguiente.

La forma moderna es el control numrico computarizado (CNC), en el que las operaciones de la mquina herramienta son controlados por un programa de instrucciones. El CNC es un medio sofisticado y muy verstil para controlar los dispositivos mecnicos, que ha conducido a la creacin de mquinas herramienta capaces de ciclos de maquinado y formas geomtricas ms complejas y a niveles ms altos de operacin automtica que las mquinas para tornillos convencionales y las mquinas de mandril.

El torno de CNC es un ejemplo de estas mquinas de tornear, y es especialmente til para operaciones de torneado en contorno con tolerancias de trabajo estrechas. En la actualidad, casi todas las mquinas de barras y tornos de mandril se implementan con CNC.

Control NumricoEl control numrico es un mtodo para controlar los movimientos de las partes de mquinas insertando en forma directa al sistema, instrucciones codificadas en forma de nmeros y letras. El sistema interpreta, en forma automtica, esos datos y los convierte en seales de salida. A su vez, esas seales controlan varios componentes de la mquina, por ejemplo, encendiendo y apagando el giro del husillo, cambiando herramientas, desplazando la pieza o las herramientas en trayectorias especficas, o encendiendo y cortando la salida de fluidos de corte.Antecedentes HistricosEl concepto bsico del control numrico aparentemente fue implementado a principios del Siglo XIX, cuando se usaban tarjetas perforadas de lmina metlica para controlar en forma automtica los movimientos de las maquinas tejedoras. El principio de controlar numricamente los movimientos de las maquinas herramientas lo concibi J. Parsons por primera vez en la dcada de 1940, al tratar de maquinar piezas complicadas para helicpteros. El primer prototipo de maquina con control numrico se construy en 1952 e el Instituto Tecnolgico de Massachusetts. Era una fresadora copiadora en dos ejes con husillo vertical, adaptada con servomotores; las operaciones que haca era de fresado lateral y careado en una placa gruesa de aluminioControl Numrico ComputarizadoEl siguiente paso del desarrollo del control numrico, los componentes del control (montados en la maquina) se convirtieron en control local computarizado mediante programas. Se desarrollaron dos clases de sistemas computarizados. De control numrico Directo y el de control numrico por computadora.Control Numrico DirectoDNC (Direct Numerical Control), Tal como se concibi y desarrollo originalmente en la dcada de 1960, se controlan varias mquinas en forma directa, paso a paso, mediante una computadora central. En este sistema el operador tiene acceso a la computadora central a travs de una terminal remota. De esta forma se eliminan el manejo de contras y la necesidad de tener una computadora en cada mquina. Con el control numrico directo puede ser monitoreado el el estados de todas las maquinas en una instalacin manufacturera y se puede evaluar en la computadora central. Sin embargo, tiene una desventaja fundamental: si la computadora se apaga, todas las maquinas son inoperables.Una definicin ms reciente del control numrico directo fue el control numrico distribuido (DNC, distributed numerical control) consiste en usar una computadora central como sistema de control que gobierna varias mquinas de control numrico computarizado que tienen sus propias microcomputadoras. Este sistema permite contar con gran memoria y capacidad de cmputo, y ofrece flexibilidad mientras que sobrelleva la desventaja del control numrico directo.Control Numrico ComputarizadoEs un sistema en el que una microcomputadora de control es una parte integral de la maquina o de un equipo (con computadora o controlador industrial integrado). El programador puede preparar el programa para una pieza en un lugar o espacio remoto, y puede incorporar informacin obtenida de programas de dibujo tcnico y de simulaciones de maquinado, para asegurar que no haya errores, Sin embargo, el operador de la maquina puede programas con facilidad y manualmente las computadoras integradas, puede modificar los programas en forma directa, preparar programas para diversas partes o piezas guardarlos.

Debido a la disponibilidad de computadoras pequeas con gran memoria, microprocesadores y funciones de edicin de programa. Los sistemas de control numrico computarizado se usan mucho en la actualidad. La disponibilidad de controladores programables de bajo costo tambin jug un papel principal en el xito de la implementacin del CNC en las plantas manufacturerasAlgunas ventajas del control numrico computarizado sobre el control numrico convencional son las siguientes: Mayor flexibilidad: la maquina puede producir una pieza especfica y despus otras piezas con distintas formas, a un costo reducido. Mayor precisin: las computadoras tienen mayor velocidad de muestreo y funcionan mas rpidamente. Mayor versatilidad: es ms sencillo editar y corregir programas, reprogramar, graficar e imprimir la forma de la pieza.Principios de las mquinas de control Numrico (CN)a) Entrada de Datos: La informacin Numrica se lee y se guarda en un lector de cinta o en la memoria de la computadorab) Procesamiento de datos: Los programas pasan a la unidad de control de la mquina para su procesamiento.c) Salida de datos: Esta informacin se traduce en comandos (en forma caracterstica, comandos de impulso) al servomotor. A continuacin, el servomotor mueve la mesa, (en la cual esta montada la pieza), hasta posiciones especificas mediante movimientos lineales o rotatorios, por medio de motores de pasos, tornillos de avance y diversos dispositivos.Precisin en el control numricoLa precisin de posicionamiento en las mquinas de control numrico se define con la precisin con que la maquina puede ser ubicada en cierto sistema de coordenadas. Una mquina de control numrico suele tener una precisin mnima en el posicionamiento de (0.0003 pulg). La Repetibilidad (el grado de concordancia de movimientos de posicin repetidos bajo las mismas condiciones de funcionamiento de la maquina), suele estar aproximadamente en de (0.0003 pulg). La Resolucin, que es el incremento mnimo de movimiento en los componentes de la mquina, es de unos de 2.5 (0.0001 pulg)

Robots IndustrialesLa palabra Robot fue sugerida en 1920 por K. Capek, autor checo en su obra R. U. R. (Robots industriales de Rossum); se deriva de la palabra checa robota, que significa trabajador. Un robot o autmata industrial se ha definido como un manipulador multifuncional reprogramable, diseado para mover materiales, piezas, herramientas u otros dispositivos mediante movimientos programados variables, y para ejecutar tareas diversas. En un contexto ms amplio el termino robot tambin incluye a los manipuladores que un operador activa en forma directa.

Por lo general, un robot industrial ha sido descrito por la Organizacin Internacional de Normalizacin (ISO) como sigue: una maquina formada por un mecanismo que incluye varios grados de libertad, que frecuentemente tiene aspecto de uno o varios brazos terminados en una mueca, capaces de sujetar una herramienta, pieza o dispositivo de inspeccin. En particular, su unidad de control debe usar un dispositivo de memoria y a veces puede usar aditamentos para sensar o de adaptacin para tener en cuenta el ambiente y las circunstancias. Estas mquinas de propsito general se suelen disear para ejecutar una funcin repetitiva y se pueden adaptar a otras operaciones.Se comenzaron a usar a principios de la dcada de 1960; los primeros se usaron en operaciones peligrosas, como por ejemplo el manejo de materiales txicos y radiactivos, y cargar y descargar piezas calientes hornos y fundidoras. Algunas aplicaciones sencillas de los robots son las llamadas tres D en ingles Dark, Dirty y Dangerous (oscuras, sucias y peligrosas), incluyendo tareas indeseables pero necesarias, y tambin las tres H en ingles Hot, Heavy, y Hardous (calientes, pesadas y riesgosas).Desde sus primeros usos para proteccin del trabajador y para seguridad en las plantas manufactureras los robots industriales han evolucionado, habiendo llegado a ser componentes importantes en los procesos y sistemas de manufactura. Han ayudado a mejorar la productividad y la calidad de los productos, as como a reducir los costos de mano de obra. Los robots controlados por computadora se comercializaron a principios de la dcada de 1970; el primer autmata controlado por microcomputadora apareci en 1974.

Capitulo 4. Desarrollo del proyecto

Para el desarrollo del proyecto definir en lo que consiste la lnea de pion y la lnea de Ball Nut con sus operaciones, sus respectivas maquinas, una descripcin de lo que pasa en cada operacin y el cambio que ocurre en esa operacin como cambio de ingeniera.5. Introduccin a la lnea de PinEnmecnica, se denominapina la rueda de un mecanismo decremallerao a la rueda ms pequea de un par de ruedas dentadas, ya sea en una transmisinporengranaje,cadena de transmisinocorrea de transmisin. Tambin se denominapin tensora la rueda dentada destinada a tensar una cadena o una correa dentada de una transmisin.En una etapa de engranaje, la rueda ms grande se denomina corona, mientras que en una transmisin por cadena como la de unabicicleta, la rueda mayor se denomina plato.En untren de engranajesde varias etapas, la corona de la una etapa gira solidariamente con el pin de la etapa consecutiva.En las transmisiones por cadena y por correa, un pin demasiado pequeo da lugar a mayores curvaturas en el elemento flexible de la transmisin, lo cual incrementa el desgaste y disminuye la vida til de los elementos.La empresa cuenta con 2 celdas de manufactura para pion. La primer lnea se denomina REPS y tiene capacidad de manufacturas modelos de pion T1 y FoA. La 2 linea tiene capacidad de realizar piones DS, FoA, S197 y prximamente S550.La lnea que describir es la celda 2 ya que es en ella donde se realiza el cambio para modelo del S550.

Diagrama de Operaciones Lnea de Pin DS100050765703035405060631020Maquinado de BlankMarcado LaserBarrenado y RimadoRolado de Estriado de PinBrochado de Diente de ParoHobeado de DientesLavadoInduccionRevenidoEnderezado de PinInspeccion de GrietasLavadoMaquinado de HombroRectificado de Diametro de BalerosHoneado de Dientes9080

Operacin 05: Maquinado de Blank.

# de maquinaMaquina

SD-120817Fuji Anw 35

SD-800531Fuji Anw 35

Es un Torno Opuesto de doble husillo equipado con un motor de husillo de alta potencia y un robot de brazo oscilante. Ya que se ha opuesto los husillos y alta rigidez mecnica, el interrumpido desbastado en un eje no afecta corte final en el otro eje opuesto.

Esta mquina cuenta con un conveyor en donde el operador simplemente tiene que colocar la materia prima Blank y cuando detecta pieza comienza el ciclo.

El conveyor lleva la barra de material dentro de la maquina en la cual un brazo de robot la toma y la coloca en el chuck el cual lo sujeta y se retira el brazo de robot. Comienza a maquinar el blank dndole la forma siguiente Una vez que se maquina esta forma el brazo de robot toma la pieza, el chuck libera la pieza y el brazo de robot la coloca en el conveyor hasta su salida.

A continuacin mostrare el dibujo de la pieza en esta operacin.

Basados en el diseo de la Hoja de Operaciones de esta operacin, el material que se utiliza para la fabricacin de nuestros piones es el blank del material SAE J404 (4150M).

Aceros aleados se designan por nmeros de cuatro dgitos AISI. Ellos comprenden diferentes tipos de aceros que tienen las composiciones que excedan las limitaciones de B, C, Mn, Mo, Ni, Si, Cr, y Va conjunto para aceros al carbono.

Acero de aleacin AISI 4150 es una variacin de carbono ms elevado de cromo, molibdeno 4100 acero de baja aleacin de manganeso. La siguiente hoja de datos ofrece una visin general de la aleacin de acero AISI 4150.

Composicin qumicaLa siguiente tabla muestra la composicin qumica del acero de aleacin AISI 4150.

ElementContent (%)

Hierro, Fe96.745 - 97.67

Cromo, Cr0.800 - 1.10

Manganeso, Mn0.750 - 1.00

Carbono, C0.480 - 0.530

Silicio, Si0.150 - 0.300

Molibdeno Mo0.150 - 0.250

Azufre, S0.0400

El fsforo, P0.0350

Propiedades FsicasLas propiedades fsicas del acero de aleacin AISI 4150 se dan en la tabla siguiente.

PropiedadesMetricoImperial

Densidad7.85 g/cm30.284 lb/in

Punto de fusin1427C2600F

Propiedades MecnicasLa siguiente tabla muestra las propiedades mecnicas del acero de aleacin AISI 4150 recocido.

PropiedadesMetricoImperial

Resistencia a la traccin731 MPa106000 psi

Lmite elstico380 MPa55100 psi

Impacto Izod24 J17.7 ft-lb

Mdulo de compresibilidad (tpico de acero)140 GPa20300 ksi

Mdulo de cizallamiento (tpico de acero)80 GPa11600 ksi

Mdulo elstico190-210 GPa27557-30458 ksi

El coeficiente de Poisson0.27-0.300.27-0.30

Alargamiento a la rotura (en 50 mm)20.20%20.20%

Reduccin de la superficie40%40%

Dureza, Brinell197197

Dureza Knoop (conversin de dureza Brinell)219219

La dureza, Rockwell B (conversin de dureza Brinell)9292

Dureza Rockwell C (conversin de dureza Brinell. Valor por debajo del rango normal de HRC, slo a efectos de comparacin)1313

Dureza Vickers (conversin de dureza Brinell)207207

Maquinabilidad (recocido y estirado en fro; sobre la base de AISI 1212 como maquinabilidad 100)5555

Propiedades TrmicasLas propiedades trmicas de acero de aleacin AISI 4150 se destacan en la tabla siguiente.

PropiedadesMetricoImperial

Conductividad trmica (acero tpico)44.5 W/mK309 BTU in/hr.ft.F

Otras denominacionesOtras designaciones que son equivalentes a acero de aleacin AISI 4150 incluyen:

ASTM A29 (4150) ASTM A322 (4150) ASTM A331 (4150) ASTM A519 (4150) ASTM A711 ASTM A752 (4150) MIL S-11595 (ORD4150) SAE J1397 (4150) SAE J404 (4150)- Este el material que se utiliza para esta operacin. SAE J412 (4150)

Blank Fig. 1

Fabricacin y tratamiento trmico de esta aleacin

Maquinabilidad

Acero de aleacin AISI 4150 tiene una buena maquinabilidad en condiciones de recocido o normalizado.

La formacinAcero de aleacin AISI 4150 tiene una buena conformabilidad y ductilidad en la condicin de recocido.

SoldaduraAcero de aleacin AISI 4150 se puede soldar utilizando todas las tcnicas convencionales. Las propiedades mecnicas de este acero pueden ser afectados si se suelda en el estado endurecido. Tratamiento trmico despus de la soldadura debe realizarse seguido de un procedimiento de soldadura aprobado

Tratamiento trmicoAcero de aleacin AISI 4150 se puede normalizar a 899 C (1650 F) antes del tratamiento trmico. Se calienta entonces a 816 C (1500 F) seguido de un temple en agua con el fin de endurecer el acero.

ForjaAcero de aleacin AISI 4150 se forja a 983-1205 C (1800-2200 F).

Trabajo en calienteAISI 4150 acero de aleacin est caliente trabaj en 872 a 1038 C (1600-1900 F)

Trabajo en froAcero de aleacin AISI 4150 es trabajado en fro utilizando mtodos convencionales en la condicin de recocido.

RecocidoAcero de aleacin AISI 4150 se recoci a 899 C (1650 F) seguido de enfriamiento lento en el horno.

TempladoAcero de aleacin AISI 4150 es templado a 205 649 C (400 a 1200 F) basado en el nivel de dureza deseado. La dureza de este acero puede reducirse si la temperatura de revenido es mayor.

EndurecimientoAISI 4150 acero de aleacin se puede endurecer por trabajo en fro o por tratamiento trmico y templado.

Cada pin tiene un numero de parte para identificarlo por modelos como se muestra en la siguiente tabla.

PinNumero de Parte

DS 928293467

DS 828274899

S-19728302193

FoA28302194

S 55038017312

T-1 8D38011953

T-1 9D28302196

T-1 10D38018631

nicamente se maquina blank para los piones DS (8D y 9D). Los dems piones, T1, FoA y los Mustangs la llegan maquinados aqu a la empresa por proveedor.

Operacin 07: Marcado Laser.

Operacin 07

# de maquinaMaquina

SD-800183Pro Tech Machine

Esta operacin consiste en el marcado laser del pin con un cdigo 2D. El cdigo 2D consiste en un rectngulo que contiene cuadrados que permiten un escaneo. Esta operacin se realiza para poder realizar lo llamado trazabilidad de la pieza que permite saber en qu momento y el nmero de mquina que fue procesada en las operaciones siguientes. Esta trazabilidad nicamente es exigida por nuestro Cliente Chrysler. Chrysler dentro de sus requerimientos de calidad nos pide como empresa que sepamos en qu momento y por cual maquina fue procesada cada pieza en caso de un reclamo del cliente. A nosotros como empresa tambin nos ayuda ya que si se detecta una falla de calidad se hace una contencin y se puede saber que lote es el sospechoso por ejemplo si una broca se rompe y hace mal el barreno y el operador no lo detecto y sigui trabajando as hasta el siguiente cambio de herramienta, y llegan a detectar esta falla de calidad en operaciones posteriores. Gracias a la trazabilidad es posible detectar en qu momento se realiz el mal maquinado y separar estas piezas.

Otra utilidad de la trazabilidad es que permite a los ingenieros una obtencin de datos en tiempo real con dispositivos de monitoreo a un programa llamado SIS con algunos dispositivos como seria la deteccin de fisuras en el enderezado.La trazabilidad funciona a travs de lectores de cdigo de barras que no permiten la realizacin de la operacin si no se escanea correctamente la pieza. La mquina utilizada para esta funcin es una Pro Tech machine la cual tiene un alimentador de piezas ya maquinadas. La cual tiene un Error Proofing. Una vez que entra la pieza la maquina comienza con un quemado de cdigo como se muestra en la siguiente imagen. Crea un numero por cada pieza y se registra en el sistema para las siguientes operaciones.

Marcado laser en los piones