Optimizacion de Para Metros de Corte
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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
t
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
V
K
V
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luego
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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 :
X
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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