PROCESOS DE MANUFACTURA POR ARRANQUE DE VIRUTA
INTRODUCCIÓN Es evidente que en todas las actividades actuales del ser humano civilizado, están presentes toda clase de subproductos y productos manufacturados, esto es, productos que han sido obtenidos a partir de materias primas y mediante procesos específicos se modifican para crear un artículo de uso o bien satisfactor. Por ello, y a partir de la Revolución Industrial, los procesos por medio de los cuales se obtienen los subproductos y productos, se les conoce como procesos de manufactura, y su evolución y estudio comprende un campo fértil para el desarrollo de los ingenieros en sus diversas ramas. Es prioridad de nuestros tiempos, dar impulso a la mejora de los procesos manufactura que permita un aprovechamiento máximo de todos y cada uno de los recursos que intervienen en la fabricación de los productos, y con ello buscar mejorar las calidades y costos de los mismos, así como obtener los volúmenes demandados en los tiempos pronosticas. Ahora bien, no es suficiente la comprensión de los procesos de manufactura; el Ingeniero Industrial participante en un equipo encargado de los proyectos de manufactura, debe poseer conocimientos adicionales y periféricos que le permitan el óptimo enlace con las áreas relacionadas directa o indirectamente con el producto, con la finalidad de que domine correctamente el panorama de la producción. Llevando estos conocimientos a escalas macroeconómicas, se ha observado que los países altamente industrializados y denominados de primer mundo, deben su éxito y dominio de los mercados internacionales, al amplio desarrollo de tecnología. OBJETIVOS Es importante determinar algunos objetivos, que nos permitan involucrarnos en los procesos de fabricación:
Incrementar nuestros conocimientos teórico-prácticos a respecto. Mostrar un amplio panorama de los distintos factores que intervienen en el proceso de fabricación de un producto. Identificar los distintos Procesos de Manufactura que pueden intervenir en la fabricación de un producto. Resaltar la importancia del curso en la formación del ingeniero industrial Realizar los cálculos pertinentes para la planeación de la producción de cierto producto. Reconocimiento del equipo empleado para realizar un producto dado.
Flecha con Ranura Material: Acero 1018 Acotación: mm
Cortar el material de 63.5 mm X 130mm de longitud Carear los extremos dejando el material a 127 mm de longitud y realizar orificio en el centro
Equipo
• Acero con segueta. • Escala graduada.
• Equipo de torno. • Buril. • Calibrador. • Broca de centros. • Broquero • Equipo para
Cilindrar un
torno.
extremo a 51
• Buril.
mm X 102 mm
• Calibrador.
de longitud.
• Contrapunto .
Cilindrar y carear a 50.8 mm X 101.6 mm de longitud.
1º Operación
Operación
• Equipo para torno. • Buril. • Calibrador. • Contrapunto .
2º Operación
Dibujo del Proceso
• Equipo para
12.7 mm X
torno.
12.7mm de
• Buril.
longitud a 50.8
• Calibrador.
mm del
• Contrapunto
extremo de la
.
pieza. Realizar fresado en el
• Equipo para
extremo de
torno.
12.7mm de
• Fresa.
diámetro y
3º Operación
cilindrado de
4º Operación
Realizar un
• Broquero.
25.4 de profundidad.
Memoria de Cálculos 1º OPERACIÓN Datos Di= Df= L= σc = η=
76.2 mm 63.5 mm 127 mm 70 kg/mm² 80%
Pt= Ne =
6.35 mm 0.6096 8 cv
na=
101.23 rev/mi 9 n
nd=
68.754 rev/mi 9 n
Desbaste Vc = a
27.43 2 m/min 0.381 mm/rev
Acabado Vc = a
36.57 6 m/min 0.101 mm/rev
Dx =
115 mm
Ta=
24.694 min
Td=
9.6962 7 min
Desbaste(t ) Acabado(t) 6 0.35 3 3
0.175 0.175
6 Tm =
34.390 3 min
2º OPERACIÓN Datos Di= Df= L= σc = η=
63.5 mm 50.8 mm 101.6 mm 70 kg/mm² 80%
Pt= Ne =
6.35 mm 0.6096 8 cv
na=
226.06 rev/mi 8 n
nd=
rev/mi 137.51 n
Desbaste(t ) Acabado(t) 6 0.35 3 3
0.175 0.175
Desbaste Vc = a
27.43 2 m/min 0.381 mm/rev
Acabado Vc = a
36.57 6 m/min 0.101 6 mm/rev
Dx =
51.5 mm
Ta=
8.8469 min
Td=
3.8785 1 min
Tm =
12.725 4 min
3º OPERACIÓN Datos Di= Df= L= σc = η=
50.8 mm 25.4 mm 12.7 mm 70 kg/mm² 80%
Pt= Ne = na=
Desbaste
12.7 mm 0.8129 cv 434.42 rev/mi 2 n
Desbaste(t ) Acabado(t) 12 0.7 4 4
0.175 0.175
4
0.175 0.175
171.88 rev/mi 7 n
nd= Vc = a
27.43 2 m/min 0.381 mm/rev
Acabado Vc = a
36.57 6 m/min 0.101 6 mm/rev
Dx =
26.8 mm
Ta=
1.1509 6 min
Td=
0.5817 8 min
Tm =
1.7327 3 min
4º OPERACIÓN Datos d= a L= ζ= η= n=
12.7 0.381 19.85 70 80% 687.5 5
mm mm/rev mm kg/mm²
Mt=
rev/min
Ne =
0.6454 2 cv
T=
0.0969 6 min
P=
25.4 mm 0.5377 Kgfm
Tiempo Total del proceso Tt = 34.3903+12.7254+1.73273+0.09696 Tt = 48.94 minutos. CONCLUSIONES A manera de conclusión, consideramos correcta recordar que los Procesos de Manufactura, siendo parte importante en la ingeniería, se encuentran basados totalmente
en
la
aplicación
de
conocimientos
científicos,
técnicos
y
administrativos, enfocados a la obtención de productos en condiciones óptimas
de uso. Por tanto se debe obtener un nivel de perfección tal que permita identificar las consideraciones pertinentes en dichos procesos. Es indispensable que el ingeniero industrial los procesos de manufacturan
no
tenga conocimientos amplios en
únicamente teóricos, también prácticos,
porque es uno de los elementos con los que se enfrentara en su futuro profesional debido a la
interrelación que tiene con
las demás áreas de las
empresas productoras de bienes y porque el departamento de producción es donde se genera la utilidad y
por ello dar la calidad en el producto es
importante.
BIBLIOGRAFÍA PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA INGENIEROS. Lawrence E. Doyle; Con la colaboración de: Carla A. Keyser, James L. Leach, George F. Schrader, Morse B. Singer. Editorial Diana, México 1980.
MAQUINADO DE METALES CON MÁQUINAS HERRAMIENTA. PRINCIPIOS Y PRÁCTICA. John L. Feirer. Compañía Editorial Continental, S.A. de C.V., México 1994. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA INDUSTRIAL www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/introalaii.htm INGENIERÍA DE MÉTODOS DEL TRABAJO http://www.monografias.com/trabajos12/ingdemet/ingdemet.shtml INGENIERÍA DE MEDICIÓN DEL TRABAJO http://www.monografias.com/trabajos12/medtrab/medtrab.shtml INGENIERÍA DE MEDICIÓN: APLICACIONES DEL TIEMPO ESTÁNDAR http://www.monografias.com/trabajos12/ingdemeti/ingdemeti.shtml INGENIERÍA DE MÉTODOS: ANÁLISIS DE LA PRODUCCIÓN 1 http://www.monografias.com/trabajos12/andeprod/andeprod.shtml INGENIERÍA DE MÉTODOS: ANÁLISIS DE LA PRODUCCIÓN 2 http://www.monografias.com/trabajos12/igmanalis/igmanalis.shtml INGENIERÍA DE MÉTODOS: MUESTREO DEL TRABAJO http://www.monografias.com/trabajos12/immuestr/immuestr.shtml MANUAL DEL TIEMPO ESTÁNDAR
www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger/mantiemesivan.htm DISTRIBUCIÓN DE PLANTA Y MANEJO DE MATERIALES http://www.monografias.com/trabajos12/distpla/distpla.shtml FUNDAMENTOS DE LA ECONOMÍA DE LOS SISTEMAS DE CALIDAD www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/fin/fundelacal.htm PAGOS SALARIALES: PLAN DE SALARIOS E INCENTIVOS EN INGENIERÍA INDUSTRIAL www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/rrhh/pagosal.htm CONTROL DE CALIDAD - SUS ORÍGENES http://www.monografias.com/trabajos11/primdep/primdep.shtml CONTROL DE CALIDAD - GRÁFICOS DE CONTROL DE SHEWHART http://www.monografias.com/trabajos12/concalgra/concalgra.shtml INVESTIGACIÓN DE MERCADOS http://www.monografias.com/trabajos11/invmerc/invmerc.shtml PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN - PRONÓSTICOS http://www.monografias.com/trabajos13/placo/placo.shtml INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES - PROGRAMACIÓN LINEAL http://www.monografias.com/trabajos13/upicsa/upicsa.shtml INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES - MÉTODO SIMPLEX http://www.monografias.com/trabajos13/icerodos/icerodos.shtml INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES - REDES Y LA ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/iopertcpm.htm PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN: BALANCEO DE LÍNEAS DE ENSAMBLE: LÍNEAS MEZCLADAS Y DEL MULTI-MODELO www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/pcplinen.htm PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN - BALANCEO DE LINEAS www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/pycdelapro.htm MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA http://www.monografias.com/trabajos14/manufaccomput/manufaccomput.shtml PROCESOS DE MANUFACTURA POR ARRANQUE DE VIRUTA http://www.monografias.com/trabajos14/manufact-industr/manufact-industr.shtml INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS HERRAMIENTA http://www.monografias.com/trabajos14/maq-herramienta/maq-herramienta.shtml PROCESOS DE MANUFACTURA : TRABAJO PRACTICO
INTRODUCCIÓN Los procesos de manufactura son la forma de transformar la materia prima que hallamos, para darle un uso práctico en nuestra sociedad y así disfrutar la vida con mayor comodidad. Con el rápido desarrollo de nuevos materiales, los procesos de fabricación se están haciendo cada vez más complejos, de ahí nace la importancia de conocer los diversos procesos de manufactura mediante los cuales pueden procesarse los materiales. La industria requiere actualmente de tales conocimientos. El proceso de fabricación descrito es una base de aluminio cuyas operaciones principales fueron el torneado y taladrado. El torneado es una operación con arranque de viruta que permite la elaboración de piezas cilíndricas, cónicas y esféricas, mediante el movimiento uniforme de rotación alrededor del eje fijo de la pieza. El taladrado es la operación que consiste en efectuar un hueco cilíndrico en un cuerpo mediante una herramienta de denominada broca, esto se hace con un movimiento de rotación y de alimentación.
O b j e t i v o s: Con la elaboración de este trabajo se pretende proporcionar un conocimiento básico sobre los procesos de fabricación necesarios para el maquinado de piezas. De este objetivo se desprenden otros objetivos secundarios: Identificar qué procesos son los adecuados, según la pieza a maquinar. Conocer la importancia del estudio de los procesos de manufactura. Conocer
la aplicación de los procesos de fabricación estudiados en clase con
aplicaciones comunes en la industria. Conocer ventajas y limitaciones de cada proceso de manufactura. Poder seleccionar y aplicar la secuencia de manufactura técnica para una pieza en específico (base de aluminio). MARCO TEÓRICO El objetivo fundamental en los Procesos de Manufactura por Arranque de Viruta es obtener piezas de configuración geométrica requerida y acabado deseado. La operación consiste en arrancar de la pieza bruta el excedente (material sobrante) del metal por medio de herramientas de corte y maquinas adecuadas.
PROFUNDIDAD DE CORTE. Se denomina profundidad de corte a la profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la herramienta; generalmente se designa con la letra" t" Y se mide en milímetros en sentido perpendicular; En las máquinas donde el movimiento de la pieza es giratorio (Torneado y Rectificado) o de la herramienta (Mandrilado) a profundidad de corte se determina según la fórmula: t=
en donde:
D f − Di 2
Di = Diámetro inicial de la pieza (mm). Df = Diámetro final de la pieza (mm).
VELOCIDAD DE AVANCE. Se entiende por Avance al movimiento de la herramienta respecto a la pieza o de esta última respecto a la herramienta en un periodo de tiempo determinado. El Avance se designa generalmente por la letra “a” y se mide en mm por una revolución del eje del cabezal o porta-herramienta, y en algunos casos en milímetros por minuto. VELOCIDAD DE CORTE. Es la distancia que recorre el "filo de corte de la herramienta al pasar en dirección del movimiento principal (Movimiento de Corte) respecto a la superficie que se trabaja: El movimiento que se origina, la velocidad de corte puede ser rotativo o alternativo; en el primer caso, la velocidad de, corte o velocidad lineal relativa entre pieza y herramienta corresponde a la velocidad tangencial en la zona que se esta efectuando el desprendimiento de la viruta, es decir, donde entran en contacto herramienta y, pieza y debe irse en el punto desfavorable. En el segundo caso, la velocidad relativa en un instante dado es la misma en cualquier punto de la pieza o la herramienta. "En el caso de maquinas con movimiento giratorio (Tomo, Taladro, Fresadora, etc.), la velocidad de corte esta dada por: VC = πDn
(m/min) ó (ft/min)
En donde: D = diámetro correspondiente al punto más desfavorable (m). n = número de revoluciones por minuto a que gira la pieza o la herramienta. Para máquinas con movimiento alternativo (Cepillos, Escoplos, Brochadoras, etc.), la velocidad de corte corresponde a la velocidad media y esta dada por: VC =
L T
en donde: L = distancia recorrida por la herramienta o la pieza (m). T = tiempo necesario para recorrer la distancia L (min).
A continuación se da una breve descripción de los procesos de torneado y taladrado así como algunas de sus características. Proceso Torneado
Definición del Equipo El torno es una maquina, la cual suministra la potencia para tornear la parte a una velocidad de rotación determinada con avance de la herramienta y profundidad de corte especificado Definir Herramienta Se usa una herramienta de corte con un borde cortante simple destinado a remover material de una pieza de trabajo giratoria para dar forma de cilindro.
Proceso
Equipo
Definición del Proceso Es un proceso de maquinado en el cual una herramienta de punta sencilla remueve material de la superficie de una pieza de trabajo cilíndrica en rotación Clasificación del equipo Torno para herramientas Torno de Velocidad Torno Revólver Torno de Mandril Maquina de Barra Automática Tornos controlados Numéricamente
El torneado se lleva a cabo tradicionalmente en una maquina llamada torno
Herramienta Se usan herramientas de punta sencilla, para la operación de roscado, se ejecuta con un diseño con la forma de la cuerda a producir. El torneado de formas se ejecuta con una de diseño especial llamada herramienta de forma. Operaciones Relacionadas Clasificación de la Herramienta con el Torneado Careado Cabezal Torneado Ahusado o Contrapunto Torneado de Tortea Contornos Carro Transversal Torneado de Formas Carro Principal Achaflanado Tronzado Perforado
Definición del Proceso Es una operación de Taladrado maquinado que se usa para crear agujeros redondos en una parte de trabajo Definición del Equipo Clasificación del equipo El Taladro Prensa es la Taladro Vertical máquina estándar para Taladro Banco taladrar. Taladro Radial Taladro Multiple Clasificación de la Definir Herramienta Herramienta Hay disponibles varias Broca Helicoidal
Equipo Taladro Prensa Herramienta Broca Operaciones Relacionadas con el Taladrado Escariado
herramientas de corte para hacer agujeros, pero la broca helicoidal es con mucho la más común. Sus diámetros fluctúan desde 0.006 pulg. Hasta brocas tan grandes como 3.0 pulg. Las brocas helicoidales se usan ampliamente en la industria para producir agujeros en forma rápida y económica.
Roscado Interior Abocardado Avellanado Centrado Refrenteado
Velocidad de corte Operación
(vc)
Dibujo
Desbaste Acabado
Refrentado
120 m/min
150 m/min
Avance de hta. Desbaste
0.75 mm/rev
Cálculos & Observaciones
Cilindrado Int 1 Con radios interiores de 6 mm Cilindrado Exterior 2
Cilindrado interior 2
120 m/min
150 m/min
0.75 mm/rev
Acabado
6mm m=3 pasadas de 2mm
0.75mm m=3 pasadas de 0.75 mm
2mm m= 2 pasadas de 1 mm
0.15 mm m= 2 pasadas de 0.075 mm
Acabado
Pt= (63.5-50)/2 0.13mm/rev Pt= 6.75 mm. (por ambos lados)
Cilindrado 1 Exterior con radios exteriores de 6 mm
Desbaste
Pt= (114.3-110)/2 0.13mm/rev Pt= 2.15 mm. (Longitud de 20 mm)
7.5 mm, con 0.5 mm con 3pasadas m=2 pasadas
120 m/min
150 m/min
0.75 mm/rev
0.13mm/rev Pt = 8mm. L = 48 mm
120 m/min
150 m/min
0.75 mm/rev
Pt = (114.3-62)/2 0.13mm/rev Pt= 26.15 (Longitud de 30 mm)
26 mm m= 8 pasadas de 2.6 mm
120 m/min
150 m/min
0.75 mm/rev
Pt = 3 mm 0.13mm/rev (Longitud de 20 mm)
2.5 mm, con 0.5 mm, con 2 pasadas 2 pasasas
0.15 mm m= 2 pasadas de 0.075 mm
Conizado para cilindrado 2 con radios de 3 mm
120 m/min
150 m/min
0.75 mm/rev
Chaflanes de 45°
120 m/min
150 m/min
0.75 mm/rev
Barrenos de ¼” Diámetro
Con un ángulo de 0.13mm/rev 11.31° Longitud 20 mm Diámetro 58 mm
0.13mm/rev 8 chaflanes 2 barrenos
1.5 mm con 0.5 mm con dos pasadas dos pasadas
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO CURSOGRAMA ANALÍTICO
DIAGRAMA Nº 1 HOJA Nº 1 de 3 OBJETO: pieza de Aluminio, con barrenos en el centro
OPERARIO / MATERIAL / EQUIPO RESUMEN
Actividad OPERACIÓN
ACTIVIDAD: Maquinar una pieza, mediante las siguientes operaciones: 1) Refrentado, 2) Cilindrado exterior, 3) Cilindrado interior, 4) Conizado, 5) Realizar chaflanes, 6) Taladrado (2 barrenos) MÉTODO: ACTUAL / PROPUESTO
TRANSPORTE ESPERA INSPECCIÓN
ALMACEN DISTANCIA (m) LUGAR: Taller de Fresa, Torno y Taladro TIEMPO (HrHom) OPERARIO (S) Jorge Hernández
Fecha: 15 de Octubre del 2003
COSTO ($)
MANO DE OBRA MATERIAL
Actual
Propuesta
Economía
68 2 4 15 4 15 150 140 150 100
TOTAL DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Material es llevado al torno Colocar material en el Torno Inspeccionar detenidamente las dimensiones Verificar que la pieza esté bien sujeta Colocar el BURIL correcto para la operación Encender el torno Realizar el REFRENTADO Maquinar, realizando desbaste en la pieza Maquinar, realizando acabado en la pieza Apagar el torno Quitar la viruta de la máquina Limpiar la mesa y la pieza a maquinar Inspeccionar detenidamente las dimensiones Verificar que la pieza esté bien sujeta Identificar el BURIL a utilizar Quitar el BURIL anterior Colocar el BURIL correcto para la operación Encender el torno Realizar el CILINDRADO EXTERIOR
C D 1
T SÍMBOLO (min)
5
OBSERVACIONES
Es una sola pieza
0.38
6 mm, 3 pasadas,
1.65
0.75 mm, 3 pasadas Se realiza manualmente Se realiza manualmente
Maquinar, realizando desbaste en la pieza Maquinar, realizando acabado en la pieza Apagar el torno Quitar la viruta de la máquina Limpiar la mesa y la pieza a maquinar Inspeccionar detenidamente las dimensiones Verificar que la pieza esté bien sujeta Identificar el BURIL a utilizar Quitar el BURIL anterior Colocar el BURIL correcto para la operación Encender el Torno
0.40
2 mm, 2 pasadas
1.78
0.15mm, 2 pasadas Se realiza manualmente Se realiza manualmente
Continuación del proceso de maquinado: (página 2) : C D Realizar el SEGUNDO CILINDRADO EXTERIOR Maquinar, realizando desbaste en la pieza Maquinar, realizando acabado en la pieza Apagar el torno Quitar la viruta de la máquina Limpiar la mesa y la pieza Inspeccionar detenidamente las dimensiones Identificar el BURIL a utilizar Quitar el BURIL anterior Colocar el BURIL correcto para la operación Verificar que la pieza esté bien sujeta Encender el torno Realizar el CILINDRADO INTERIOR Maquinar, realizando desbaste en la pieza Maquinar, realizando acabado en la pieza Apagar el torno Quitar la viruta de la máquina Limpiar la mesa y la pieza a maquinar
T SÍMBOLO (min. )
OBSERVACIONES
1.60
26 mm, 8 pasadas
1.78
0.15 mm, 2 pasadas Se realiza manualmente Se realiza manualmente
0.25
7.5 mm, 3 pasadas
0.87
0.5 mm, 2 pasadas
Se realiza manualmente
Inspeccionar detenidamente las dimensiones Verificar que la pieza esté bien sujeta Encender el torno Realizar el SEGUNDO CILINDRADO INTERIOR Maquinar, realizando desbaste en la pieza Maquinar, realizando acabado en la pieza Apagar el torno Quitar la viruta de la máquina Limpiar la mesa y la pieza a maquinar Inspeccionar detenidamente las dimensiones Verificar que la pieza esté bien sujeta Identificar el BURIL a utilizar Quitar el BURIL anterior
Se realiza manualmente
0.05
2.5 mm, 2 pasadas
0.26
0.5 mm, 2 pasadas
Se realiza manualmente Se realiza manualmente
Colocar el BURIL correcto para la operación Encender el torno Realizar el CONIZADO Maquinar, realizando desbaste en la 0.22 pieza Maquinar, realizando acabado en la 0.21 pieza Apagar el torno Quitar la viruta de la máquina Limpiar la mesa y la pieza a maquinar Inspeccionar detenidamente las dimensiones Verificar que la pieza esté bien sujeta Identificar los lugares donde se realiza 4 hacer los chaflanes Encender el torno Hacer chaflanes en la pieza Apagar el torno Quitar la viruta de la máquina Limpiar la pieza Continuación del proceso de máquina (página 3)
T SÍMBOLO (min. ) 3 2
C D Realizar Arcos Llevar pieza hacia el taladro de banco
Se necesita una herramienta Acodada
1.5 mm, 2 pasadas 0.5 mm, 2 pasadas
Se realiza manualmente Se realiza manualmente Se deben realizar 8 chaflanes a 48º
OBSERVACIONES
Colocar la pieza en el taladro Inspeccionar detenidamente las dimensiones Verificar que la pieza esté bien sujeta Colocar las brocas para realizar la perforación Encender el taladro de banco Se realiza el primer BARRENO Se realiza el segundo BARRENO Apagar el taladro de banco Quitar la viruta de la máquina Retirar la pieza del taladro Se lleva al departamento de terminado 7 La pieza terminada se limpia totalmente Se lleva al almacén TOTAL 1 1 5
Diámetro de ¼”
0.22 5 0.22 5
13.8 68 2 7
Atraviesa la pieza Atraviesa la pieza
4 15 1
