tesis omar eugenio
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7/23/2019 Tesis Omar Eugenio
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PÁGINA DE TITULO
TECNOLOGADO EN MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS
TEMA:
ESTUDIO DEL PROCESO DE MANUFACTURA CON UN TORNO
CNC DE UN EJE DE UNA BOMBA Y SU INCIDENCIA EN LOS
TIEMPOS DE PRODUCCIÓN.
Trabajo de grado previo a la obtención del título de Tecnólogo enMáquinas y Herramientas.
AUTOR:
Eugenio Zurita Omar Alexander
TUTOR:
Ing. Fernando Galarza
AMBATO – ECUADOR
2015
7/23/2019 Tesis Omar Eugenio
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APROBACIÓN DEL TUTOR
Yo, Ing. Fernando Galarza. con cédula de ciudadanía N° 1804333993, en mi
calidad de Tutor, del trabajo de investigación sobre el tema: “ESTUDIO DELPROCESO DE MANUFACTURA CON UN TORNO CNC DE UN EJE DE
UNA BOMBA Y SU INCIDENCIA EN LOS TIEMPOS DE
PRODUCCIÓN.” desarrollado por el señor Omar Alexander Eugenio Zurita ,
estudiante de la carrera de Máquinas y herramientas del Instituto Superior
Tecnológico SECAP-AMBATO considero que dicho trabajo investigativo, reúne
los requisitos y méritos suficientes por lo que autorizo la presentación del mismo
en el Secretaria de la Institución , para que sea sometido a la calificación de losrevisores designados por el Consejo Directivo.
Ambato, Agosto del 2015.
………………………………………….…
Ing. Fernando Galarza.
TUTOR
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
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DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD
Yo, Omar Alexander Eugenio Zurita, portador de la cedula de ciudadanía N°
1805066378, declaro que el trabajo con el tema “ESTUDIO DEL PROCESODE MANUFACTURA CON UN TORNO CNC DE UN EJE DE UNA
BOMBA Y SU INCIDENCIA EN LOS TIEMPOS DE PRODUCCIÓN.”, así
como también los contenidos ideas, análisis, conclusiones y propuesta son
exclusiva responsabilidad de mi persona, como autor de esta trabajo de
Investigación previo a la obtención del título de Tecnólogo en Máquinas y
Herramientas
Ambato, Agosto del 2015.
.
……………………………………
Omar Alexander Eugenio Zurita
C.I 1805066378
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CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR
Cedo todos mis derechos en línea patrimoniales del presente Trabajo de Titulación
sobre el tema: “ESTUDIO DEL PROCESO DE MANUFACTURA CON UNTORNO CNC DE UN EJE DE UNA BOMBA Y SU INCIDENCIA EN LOS
TIEMPOS DE PRODUCCIÓN.”, autorizo su reproducción total o parte de ella,
siempre que esté dentro de las regulaciones del Instituto Superior Tecnológico
SECAP-AMBATO, respetando, mis derechos de autor y no se utilice con fines de
lucro.
Ambato, Agosto del 2015.
……………………………………
Omar Alexander Eugenio Zurita
C.I 1805066378
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APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE GRADO
INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO SECAP AMBATO
TECNOLOGADO EN MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS
Los suscritos Profesores Revisores , una vez examinado y calificado el trabajo de
titulación sobre el tema: “ESTUDIO DEL PROCESO DE MANUFACTURA
CON UN TORNO CNC DE UN EJE DE UNA BOMBA Y SU INCIDENCIA
EN LOS TIEMPOS DE PRODUCCIÓN”, del señor Omar Alexander Eugenio
Zurita estudiante de la carrera de Máquinas y herramientas , se APRUEBA en
razón de que cumple con los principios básicos técnicos, y reglamentarios.
Por lo tanto se autoriza la presentación ante los organismos permitidos.
Ambato, Agosto del 2015.
………………………………………..…
PRESIDENTE
……………………………………………………….
Lic. Marco Díaz
REVISOR
……………………………………………………….
Tlgo. Javier Villacis
REVISOR
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DEDICATORIA
El presente trabajo en primer lugar
dedico a Dios, ya que gracias a él día a
día vamos fortaleciendo nuestros
conocimientos para ponerlos en
práctica en nuestra vida profesional
A mis padres y hermana por su apoyo
moral y económico quienes
depositaron en mí su confianza,
durante la ejecución de este proyecto y
de la misma manera durante el periodo
académico.
Omar Eugenio
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AGRADECIMIENTO
Agradezco principalmente a Dios quien
fue el autor principal para la culminación
de mi tesis de grado
A mi familia quienes fueron un pilar
fundamental en la culminación de este
proyecto, a mis familiares que me
apoyaron en cada instante en este tiempo
del proyecto
Mi eterna gratitud para quienes me
apoyaron en todo momento, de manera
especial Al Ing. Fernando Galarza tutor
de este proyecto de tesis por su paciencia
y conocimientos brindados sin los cuales
no hubiese sido posible este proyecto.
Omar Eugenio
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ÍNDICE GENERAL DE CONTENIDOS
PÁGINA DEL TÍTULO…………………………..….…………………….. i
PÁGINA DE CERTIFICACIÓN DEL TUTOR……………………………. ii
PÁGINA DE DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD…………………... iii
CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR………………………....................
PÁGINA DE APROBACIÓN DE LA COMISIÓN REVISORA………….
iv
v
PÁGINA DE DEDICATORIA…………………………....……….……….. vi
PÁGINA DE AGRADECIMIENTO…………….…………………..……... vii
ÍNDICE GENERAL DE CONTENIDOS………………………..…………. viii
ÍNDICE DE TABLAS……….……………………………………..……..... x
ÍNDICE DE FIGURAS...…………………………………………………… xi
RESUMEN EJECUTIVO……………………….………..………….……... xii
SUMMARY…………………………………………………..……………..
INTRODUCCIÓN……………………………………………………….. ..
xiii
xiv
CAPÍTULO I………………………………………………………………… 1
EL PROBLEMA……………………………………………………………. 1
1.1 Tema…………………...……………………………….………………… 1
1.2 Planteamiento del problema……………………….……………………… 1
1.2.1. Contextualización……………………....……………..………………... 1
1.2.2. Análisis Crítico……………………………...………..………...…...…. 2
1.2.3. Prognosis…………………………………...…………….………...…… 3
1.2.4 Formulación del Problema…………...………………………………...... 3
1..2.5 Preguntas Directrices………………………..…………………..…...….
1.2.6 Delimitación……………………………………………………………..
3
3
1.2.6.1. Delimitación temporal………………………………………………..
1.2.6.2. Delimitación espacial………………………………………………….
3
3
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1.3 Justificación……………………………………………………...………... 4
1.4. Objetivos……………………………………………….………..………… 4
1.4.1. Objetivo general…………………………………………………...…… 4
1.4.2. Objetivos específicos……………………..………………………..…….. 4
CAPÍTULO II…………………………………………………………………… 5
MARCO TEÓRICO…………………………………………………………….. 5
2.1 Antecedentes investigativos………………..…………………………….. 5
2.2 Fundamentación filosófica………………………………….…………..... 8
2.3 Categorías fundamentales…………………...……………………………. 9
2.3.1 Constelación de la Variable Independiente y marco teórico……………
2.3.2 Constelación de la Variable Dependiente y marco teórico……………..
10
22
2.4 Fundamentación Legal………………………....………………………… 31
CAPÍTULO III…………………………………………………………….. 32
LA PROPUESTA………………………………………………………….. 32
3.1 Tema………………………….………………………..…………..…… 32
3.2 Generalidades………………………...……………..………….…….... 32
3.3 Diseño conceptual………………………….…………………………… 35
3.4 Desarrollo del sistema……………………………….………………… 36
3.5 Diseño o implementación de la propuesta…………..…………..……… 41
3.6 Protocolos de prueba……………………………….…………………… 46
CAPÍTULO IV……………………………………………………………… 47
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………….. 47
4.1 Conclusiones y r ecomendaciones…………...…………………………
4.2 Bibliografía……………………………………………………………
47
49
4.3 Anexos………………………………………………………………… 50
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Operaciones de torneado………………………. ………….……… 14
Tabla 2: Accesorios de los tornos.....................................................................
Tabla 3: Códigos para el torno CNC…………………………………………
Tabla 4: Partes del torno CNC……………………………………………….
Tabla 5: Características del torno…………………………………………….
Tabla 6: Códigos G y M……………………………………………………...
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Árbol de problemas……………………………………………
Figura 2: Inclusión e interrelación de variables………………………….
Figura 3: Diseño, ingeniería y manufactura asistida por computador……
Figura 4: Tipos de tornos…………………………………………………
Figura 5: Tornos convencionales…………………………………………
Figura 6: Torno CNC……………………………………………………..
Figura 7: Partes de la cuchilla ……………………………………………
Figura 8: Sistema CNC…………………………………………………...
Figura 9: Simulación……………………………………………………...
Figura 10: Pr ogramación………………………………………………….
Figura 11: Pr oducción…………………………………………………….
Figura 12: Procesos de producción……………………………………….
Figura 13: Producción intermitente……………………………………….
Figura 14: Factores de producción………………………………………..
Figura 15: Torno CNC ………………………………………………….
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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO SECAP-AMBATO
TECNOLOGADO MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS
Tema: “ESTUDIO DEL PROCESO DE MANUFACTURA CON UN TORNOCNC DE UN EJE DE UNA BOMBA Y SU INCIDENCIA EN LOS TIEMPOS
DE PRODUCCIÓN”
Autor: Omar Alexander Eugenio Zurita.
Tutor: Ing. Fernando Galarza.
RESUMEN EJECUTIVO
El desarrollo del presente estudio se fundamenta en la necesidad del taller Torno
suelda para reducir el tiempo del proceso de mecanizado en el torno convencional
(torno paralelo para metales), además el mejoramiento del acabado en los
productos. Otros inconvenientes de la empresa es que el proceso de trabajo es
manual, lo que limita la construcción de geometrías complejas ya que su personal
no está capacitado para el manejo de equipos con sistemas semiautomáticos oautónomos como CNC, cuyas consecuencias son la baja calidad de los productos
y la competitividad laboral. El interés de los propietarios de Torno suelda en
incursionar en nuevos mercados y específicamente en el que tiene que ver con los
tornos CNC, con el fin de mejorar la manufactura y la venta de su línea de
productos industriales. Con este propósito se elabora un manual de mecanizado
para un torno CNC para el taller Torno suelda, con lo cual vamos a mejorar la
calidad de los productos y a reducir los tiempos en el mecanizado.
Descriptores.-Tiempo de mecanizado, torno convencional, torno CNC,
productividad, calidad, acabados de productos
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TECNOLOGADO EN MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS
Theme: “STUDY OF THE MANUFACTURING PROCESS WITH A LATHECNC AN AXIS OF A PUMP AND ITS IMPACT ON PRODUCTION TIMES"
Author: Omar Eugenio Eugenio Zurita.
Tutor: Ing. Fernando Galarza
SUMMARY
The development of this study is based on the need for welding lathe workshop to
reduce the process time in the conventional lathe machining (lathe for metals),
plus improving finished products. Other drawback of the company is that the
process is manual work, limiting the construction of complex geometries and his
staffs are not trained to handle semiautomatic equipment or autonomous as CNC
systems, the consequences are the low quality of the product and labor
competitiveness. The interest of the owners of welded lathe in entering newmarkets and specifically in which has to do with CNC lathes, in order to improve
the manufacturing and sale of its industrial product line. For this purpose a manual
machining with CNC lathe for the welding workshop, which will improve product
quality and reduce machining time is made.
Descriptors. - Machining time, conventional lathe, CNC lathe, productivity,
quality, finished product.
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INTRODUCCIÓN
La presente investigación “Estudio del proceso de manufactura con un torno CNC
de un eje de una bomba y su incidencia en los tiempos de producción”, medianteeste trabajo de investigación considera el análisis de los tiempos de producción,
costos de mecanizado y los acabados de los productos para el mejoramiento del
trabajo en el taller Torno suelda.
Capítulo I: Considerando como problema de la investigación trata sobre:
planteamiento del problema, la contextualización, análisis crítico, delimitación del
problema, prognosis, preguntas directrices, la justificación de porqué se realiza lainvestigación y los objetivos a alcanzar.
Capítulo II: Considerando como el marco teórico trata sobre: investigaciones
previas, los fundamentos filosóficos, categorías fundamentales, constelación de
ideas y los fundamentos legales referente al tema de investigación
Capítulo III: Considerando el desarrollo de la propuesta trata sobre: Ejecutar el
proyecto donde se incluirá el proceso práctico concatenando con la parte de
investigación que se llevó a cabo para culminar en su totalidad la propuesta.
Capítulo IV: Considerando las conclusiones y recomendaciones trata sobre:
Establecer las conclusiones, recomendaciones sobre el tema de la propuesta.
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CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1. Tema
“Estudio del proceso de manufactura con un torno CNC de un eje de una bomba
y su incidencia en los tiempos de producción”
1.2. Planteamiento del Problema
1.2.1 Contextualización
En el Ecuador muchas empresas cuentan con maquinaria CNC según TECOM
(Tecnología para la Construcción Mecánica). Actualmente esta empresa ha
ampliado sus servicios en Ingeniería Mecánica y Diseño Industrial (3D)
ofreciendo mejor asesoría técnica y fundamentalmente el diseño y fabricación de
maquinaria y repuestos en general.
Según la ubicación geográfica se da una gran concentración en las ciudades con el
mayor desarrollo con tecnología CNC (control numérico computarizado); en
Quito y Guayaquil se asientan el 77% de los establecimientos; en Azuay, Manabí
y Tungurahua el 15%; y el 8% corresponde a 17 provincias en el Ecuador.
De acuerdo con la Cámara de la Pequeña Industria de Tungurahua la información
es reservada, debido a su rol importante en la implementación de nuevas
tecnologías para la manufacturan de productos de consumo masivo; las empresas
con mayor maquinaria CNC en Tungurahua son Plasticaucho, Ecuatran, Halley,
Auplatec, entre otras.
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Excesivo tiempo de producción con los tornos convencionales
Limitada producción Perdidas económicas
Procesos manualesGeometrias complejasde piezas a mecanizar
Personal no calificado
Baja calidad del
producto
En el taller Torno suelda de la ciudad de Ambato, trabajan con maquinaria
convencional lo cual les trae como consecuencia excesivo tiempo en el
maquinado de piezas complejas y acabados de baja calidad.
1.2. Análisis Crítico
Efectos
Problema
Causas
Figura 1. Árbol de problemas Fuente: Investigación de campo en el Taller Torno Suelda
Elaborado por: Eugenio Omar
En el taller mecánico Torno Suelda existe el problema por el excesivo tiempo de
producción con tornos convencionales, debido a que el personal no es calificado,
existe geometrías complejas de piezas a mecanizar y los procesos son manuales,
lo que trae como consecuencia baja calidad de productos, limitada producción y
pérdidas económicas.
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1.2.3 Prognosis
De no intervenir oportunamente en el problema sobre el excesivo tiempo de
producción, por desinterés del propietario del taller llevara a que los trabajadorestengan prolongado tiempo de mecanizado, limitada producción y productos con
acabados de baja calidad, retrasos, reducción de clientes y pérdidas económicas.
1.2.4. Formulación del problema
¿Cómo incide el proceso de manufactura con un torno CNC de un eje de una
bomba en los tiempos de producción?
1.2.5 Preguntas directrices
¿Cuál es el procedimiento para la utilización de un torno CNC para efectuar el
maquinado de un eje de una bomba?
¿Cuál son los tiempos de producción para llevar acabo la manufactura de un eje
con el método tradicional de maquinado?
¿Existe un manual de procedimientos para el mecanizado con un torno CNC de
un eje de una bomba?
1.2.6. Delimitación
1.2.6.1. Delimitación temporal
Investigación comprendida en el seminario de marzo a agosto de 2015.
1.2.6.2 Delimitación espacial
Provincia: Tungurahua Ciudad: Ambato
Parroquia: La Merced Sector: Merced
Emplazamiento: Taller Torno Suelda Propietario: Sr. Ángelo Tobar
Dirección: Av. Bolívar y Pedro Carbo Teléfono: 0987920242
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1.3. Justificación
El mejoramiento de las condiciones de trabajo como la implementación de una
guía para que el personal se capacitado en el manejo de un torno CNC.
El taller Torno suelda tiene la necesidad de implementar maquinaria CNC
especialmente en el proceso de producción, debido al diseño de geometrías
complejas y baja calidad de los productos, obteniendo así, productos con mejor
acabado.
Contribuir a la calidad y productividad del taller Torno suelda para queautomatice los procesos de trabajo y obtenga beneficios económicos, reduciendo
los tiempos en el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
1.4. Objetivos
1.4.1. General
Estudiar el proceso de manufactura con un torno CNC de un eje de una bomba ysu incidencia en los tiempos de producción.
1.4.2. Específicos
Investigar el procedimiento para la utilización de un torno CNC para efectuar
el maquinado de un eje de una bomba.
Analizar los tiempos de producción para llevar a cabo la manufactura de un
eje con el método tradicional de maquinado.
Elaborar un manual de procedimientos para el mecanizado con un torno CNC
de un eje de una bomba.
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CAPÍTULO IIMARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes investigativos
El presente documento tiene referencia en los siguientes trabajos de investigación:
“Factibilidad técnica, de mercado y financiera para la fabricación ycomercialización del utillaje compatible para punzadoras Euromac por parte de
mecanizados CNC Ltda., para el mercado de Bogotá D.C para la obtención del
título de Ingeniero Industrial expuesto por José Fernando Mejía Villa, Pedro
Javier Parrado Merchán Luis Patricio Tierra Pérez en la Pontificia Universidad
Javeriana el período 2004-2009.:
Conclusiones
De acuerdo a la capacidad de producción de MECANIZADOS CNC y las
condiciones del mercado, con IMOCOM como único distribuidor del producto,
se definieron tres escenarios con participaciones mercado diferente, 20%, 25%
y 30% entendiéndose como pesimista, moderado y optimista respectivamente.
Gracias a su gran capacidad tecnológica y humana, a su flexibilidad, tiempo de
entrega y servicio, MECANIZADOS CNC cuenta con la capacidad suficiente para entrar a competir en un mercado en el cual hasta la fecha solo existe un
único distribuidor, IMOCOM Demostrando así la facilidad de programar y la
rapidez con la cual se puede fabricar esas mismas piezas por medio del CNC.
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Recomendaciones
Es importante para MECANIZADOS CNC y para su futuro crecimiento, de
cara al comercio globalizado, explorar diferentes mercados internacionales
donde pueda colocar tanto el utillaje compatible como sus demás productos.
Desarrollar el estudio necesario para el cálculo de los niveles óptimos de
inventario en cada una de las piezas que componen el utillaje con el propósito
de mantener los menores costos de administración y el nivel máximo de
servicio.
“Implementación de guías de prácticas para la enseñanza de fabricación de
elementos maquinados mediante el torno con control numérico computarizado del
laboratorio de máquinas herramientas de Ingeniería Mecánica” para la obtención
del título de Ingeniero Mecánico expuesto por Marco Vinicio Guamán Alarcón y
Mauricio Javier Camacho Camacho en la Escuela Politécnica Nacional en el año
2009.
Conclusiones
Dentro de los objetivos específicos al presentar la guía de prácticas de
tecnología CNC en este proyecto, se aporta a la facultad de ingeniería
mecánica con un documento guía para la enseñanza de programación directa
en un torno CNC que puede ser aplicada en materiales relacionados con
tecnología CNC en pregrado y procesos de manufactura.
La guía de prácticas proporciona un método adecuado para la realización decada una de las prácticas de laboratorio, facilitando de esta manera el proceso
de mecanizado.
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Recomendaciones
Puesto que este proyecto se presentó un método de enseñanza para el
maquinado en el torno CNC mediante la programación directa en el panel de
calidad sería recomendable que se continúe con el proceso de enseñanza
mediante la programación automática con software CAD/CAM.
Como una recomendación general para todas las practicas antes de ejecutar
un proceso de maquinado en el torno CNC se debe realizar una ejecución de
prueba en la máquina y las funciones auxiliares bloqueadas que permitan
simular el proceso de maquinado y poder observar la trayectoria de la
herramienta sobre la pieza de trabajo para corregir los errores detectados.
“Diseño y fabricación de pistones a sobre medida (+0.010 y +0.020) para motores
honda GX120 y GX160 en torno CNC y centro de mecanizado CNC” en la
Facultad de Ingeniería Automotriz Ecuador pata la obtención del título de
Ingeniería mecánica automotriz expuesto por Xavier Antonio Guarderas Saldaña
en la Universidad Internacional del Ecuador en el año 2013.
Conclusiones
Para la parte de la fabricación de los pistones, se estudió a fondo el
funcionamiento de cada una de las máquinas necesarias para realizar este tipo
de trabajos, adicionalmente se determinaron los tipos de herramientas que
utiliza cada máquina y cuáles serían las más adecuadas para una correcta y
eficaz fabricación de los pistones, llegando así a obtener adicionalmente un problema ya que no todas las herramientas se las puede encontrar en el país
pero debido a que el material es más suave se las pudiera llegar a fabricar, con
lo cual se abarata el costo de las mismas pero la durabilidad también sería
inferior.
El objetivo de este trabajo investigativo, fue proponer la factibilidad de
realizar el diseño y la fabricación de pistones a sobre medida para los motores
Honda GX120 y GX160 en máquinas CNC, con lo cual se ha podido llegar a
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determinar que en el Ecuador si es posible realizar el diseño de los pistones y
su posterior fabricación en máquinas CNC.
Recomendaciones
Se recomienda además que antes de realizar la fabricación final de los pistones
se realice un mecanizado previo en un material de prueba, para así evitar y
corregir posibles fallos durante el proceso del mecanizado y no dañar las
herramientas de la máquina o el material real a usarse en los pistones. Este
proceso nos sirve también para verificar la geometría de los pistones
fabricados, con respecto al diseño y a los pistones STD.
Sería conveniente si se realizara un lote de producción de más unidades o para
una producción industrializada, que antes de comenzar con el proceso de
mecanizado, se cambien todos los insertos de las herramientas a utilizarse y se
verifiquen las dimensiones de las mismas cada cierto número de pistones
fabricados, con esto se evitaría tener desgaste en los insertos ya que se iría
compensando dicho desgaste en la máquina y así no se obtendría un exceso de
material.
2.2. Fundamentación filosófica
La investigación propuesta alcanza el campo Critico – Propositivo, debido a que
la investigación se basa en problemas reales en nuestro medio las mismas que
están atacando los problemas que surgen en el campo, y sus consecuencias dentro
de los procesos industriales y de fabricación , además de que se está buscandoalternativas simples, pero útiles para tratar de solucionar dichos conflictos.
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2.3. Categorías Fundamentales
Figura 2: Inclusión e interrelación de variables Elaborado por: Eugenio OmarAño: 2015
Incide
Variable Independiente Variable Dependiente
Mecánicaindustrial
Mecanizado conaranque de viruta
Máquinas-herramientas
Proceso demanufacturacon un torno
cnc
Gestión decalidad
Gestión de procesos
Sistemas de producción
Tiempos deProducción
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2.3.1. Constelación de la Variable Independiente y Marco Teórico
Figura 3: Diseño, ingeniería y manufactura asistida por computadora Elaborado por: Eugenio Omar
Diseño
Diseñar es formular un plan para satisfacer una necesidad específica o resolver un
problema. Si el plan resulta en la creación de algo físicamente real, entonces el
producto debe ser funcional, seguro, confiable, competitivo, útil, que pueda
fabricarse y comercializarse. El diseño es un proceso innovador y altamente
iterativo. También es un proceso de toma de decisiones. Algunas veces éstas
deben tomarse con muy poca información, en otras con apenas la cantidad
adecuada y en ocasiones con un exceso de información parcialmentecontradictoria. Algunas veces las decisiones se toman de manera tentativa, por lo
cual es conveniente reservarse el derecho de hacer ajustes a medida que se
obtengan más datos. Lo importante que el diseñador en ingeniería debe sentirse
personalmente cómodo cuando ejerce la función de toma de decisiones y de
resolución de problemas.
CIMS
Diseño, ingeniería ymanufactura asistida por
computadora
CAD CAM
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CAD El software para el diseño asistido por computadora (CAD) permite el
desarrollo de diseños tridimensionales (3-D) a partir de los cuales pueden
producirse vistas ortográficas convencionales en dos dimensiones con
dimensionamiento automático. Las trayectorias de las herramientas pueden
generarse a partir de los modelos 3-D y, en algunos casos, las partes pueden
crearse directamente desde una base de datos 3-D mediante el uso de un método
para la creación rápida de prototipos y manufactura (estereolitografía)
!:manufactura sin papeles! Otra ventaja de este tipo de base de datos es que
permite cálculos rápidos y exactos de ciertas propiedades como la masa, la
localización del centro de gravedad y los momentos de inercia de masa. Del
mismo modo, pueden obtenerse con facilidad otras propiedades como áreas ydistancias entre puntos. Existe una gran cantidad de software de CAD disponible
(Nisbett, 2008).
CAM (Manufactura asistida por computador) Se refiere al uso de aplicaciones de
software computacional de control numérico (NC) para crear instrucciones
detalladas (G-code) que conducen las máquinas de herramientas para
manufactura de partes controladas numéricamente por computadora (CNC).
La manufactura, para lo cual se utilizan y procesan las grandes cantidades de
información sobre materiales y procesos reunidas y almacenadas en la base de
datos de la organización. Ahora las computadoras ayudan a los ingenieros de
manufactura y a sus asociados a organizar tareas como programación del control
numérico de máquinas, programación (Schmid, 2006).
Beneficios del CAD/CAM en la manufactura.
Diseño de herramientas y accesorios de sujeción para fabricar un componente.
Programación de partes por control numérico.
Planeación robótica.
Tecnologías de grupo.
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Sistemas flexibles de manufactura.
Inspección asistida por computador.
CIMS (Sistema de manufactura integrada por computador) los sistemas de
manufactura integrado por computador incorpora muchas de las tecnologías
particulares CAD/CAM entre las cuales se introduce en control numérico
computarizado (CNC), control numérico directo (DNC).
Los CIMS están diseñados para llenar el hueco entre las líneas de trasferencia
de alta producción y las maquinas NC de baja producción las líneas detrasferencia son muy eficientes para producir partes similares en grandes
volúmenes con enorme capacidad de producción.
Tipos de sistemas de manufacturas.
Sistema especial de manufactura.
Celda de manufactura.
Sistema flexible de manufactura. (Bawa, 2008).
Figura 4: Tipos de tornosElaborado por: Eugenio Omar
Tipos de torno
Operaciones detorneado
Calculo demecanizado
Herramientas decorte y accesorios
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Torno
El torno es el percusor de todas las maquinas herramientas la primera aplicación
de torno probablemente fue una rueda de alfarero .el torno es una máquina
herramienta más versátiles utilizadas en la industria.
Torno convencionales
El torno revolver este torno está equipado con un poste para herramientas con
costados múltiples llamada torreta al cual pueden montar varias herramientas de
corte se emplean varias herramientas para las distintas operaciones de torneado.
Figura 5: Torno convencionales.Fuente: Indumetan.
Tornos modernos
La producción moderna ha provocado el desvaloro de muchos tipos de tornos
como el mecánico de engranaje, revolver automático de husillo sencillo y
múltiple, torno CNC. (Krar, 2008).
Figura 6: Torno CNC.
Fuente Centro de formación profesional brienza.
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Operaciones de torneado
Entre las operaciones más básicas del torno tenemos:
Tabla 1: Operaciones de torneado.
Operación Procedimiento Gráfico
Cilindrado Esta operación consiste enmecanizar un cilindro recto delongitud y diámetros.Adecuados una vez iniciando elcorte con la profundidad
adecuada y avances deseados laherramienta se desplazaautomáticamente.
Refrentado El refrenado es el proceso de producir superficies planas enun torno. La herramienta sehace avanzar a ángulos rectos.
Ranurado Consiste en mecanizar unasranuras cilíndricas de anchura y profundidad variable en las
piezas que se tornean.
Roscado Es una superficie cuyo eje estácontenido en el plano y entorno a él describe unatrayectoria helicoidal cilíndrica.
Moleteado Es un proceso de conformadoen frío del material mediante
unas moletas que presionan la pieza mientras da vueltas.
Taladrado Es una operación que consisteen perforar el centro de la piezaPara esta tarea se utilizan brocas normales, que se sujetanen el contrapunto enun portabrocas.
Fuente: Mecánica del taller pg. 64, 68, 70,74
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Calculo del mecanizado
Velocidad de corte:
La velocidad de corte de la pieza de trabajo en un torno puede definirse como la
velocidad a la cual un punto en la circunferencia de la pieza pasa frente a la
herramienta de corte. La velocidad de corte siempre se expresa metros por minuto.
Donde:
Vo: Velocidad de corte.
n:Velocidad del mandril.
Do: Diámetro de la pieza.
Avance del torno
El avance del torno puede definirse como la distancia que la herramienta de corteavanza a lo largo de la pieza por cada revolución del husillo. La velocidad queda
controlada por los cambios de engranes en la caja de engranaje de cambio de
velocidades.
Donde:
V: Avance del torno.
N: Revolución del husillo.
F: Distancia de la pieza.
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Velocidad de rotación de la pieza:
La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la
velocidad de corte e inversamente proporcional al diámetro de la pieza. Se calculacon la siguiente formula.
Donde:
N: Velocidad de rotación de la pieza.
Vo: Velocidad de corte.
Do: Diámetro de la pieza.
Tiempo de maquinado
Es el tiempo que tarda la herramienta en efectuar una pasada.
Donde:
T: Tiempo de maquinado.
D: Distancia recorrida.
V: Velocidad de avance.
Herramientas de corte y accesorios
Las herramientas de tornear con placas de corte de metal duro están normalizadas
en DIN4971 a 4965 y las herramientas con placas de acero rápido en DIN 4951 a
4965.
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Las normas fijan la forma de la herramienta, las formas y dimensiones de las
secciones, así como la longitud de los mangos, las magnitudes de los ángulos de
ataque y despullo y la disposición de las placas de corte (Krar, 2008).
Figura 7: Partes de la cuchilla.Fuente: De maquinas herramientas.
Sobre cada mango se puede montar la placa de corte correspondiente al material
de la pieza a mecanizar. Las formas ISO 1, 2, 3, 5, 6,7 se fabrica como cuchillas a
izquierda o a derecha (Appold, 2006).
Accesorios del torno
Tabla 2: Accesorios de los tornos.Accesorios estándares Accesorios especiales
Sistemas de cableado eléctrico Plato de tres mordazas autocentrante
Plato impulsor con accesorios Plato de cuatro mordazas
Entrada de manguito de reducción Mandril con mordazas
Portaherramientas Mandril universalPuntos fijos Boquilla
Juegos de herramientas Plato giratorio
Manual del operador Soporte fijo
Fuente: Tecnología de máquinas herramientas pg.35.
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Figura 8: Sistema CNC.Elaborado por: Eugenio Omar
Simulación
Con la creciente sofisticación del equipo y software para computadoras, la
simulación por computadora de los procesos y sistemas de manufactura ha
avanzado con rapidez.
La simulación tiene dos formas básicas:
Es un modelo de operación específica que tiene el propósito de determinar la
viabilidad de un proceso u optimizar o mejorar su desempeño. Modela múltiples
procesos y sus interacciones para ayudar a los planeadores de procesos y
diseñadores de plantas en la disposición de la maquinaria e instalaciones, se han
modelado procesos individuales utilizando diversos esquemas matemáticos
De manera creciente, se ha aplicado el análisis de elementos finitos en los
paquetes (simulación de procesos) disponibles comercialmente y son poco
costosos.
Sistema CNC
Programación Simulación
Códigos G y códigosM
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Los problemas comunes enfocados son la viabilidad de los procesos (como la
formabilidad de la lámina metálica en cierta matriz o dado) y la optimización del
proceso (como flujo del material en el forjado de una matriz determinada a fin de
identificar defectos potenciales, o diseños de moldes en fundición para eliminar
puntos calientes, promover un enfriamiento uniforme y minimizar los defectos).
La simulación de todo un sistema de manufactura que comprende procesos y
equipos múltiples ayuda a los ingenieros de planta a organizar la maquinaria e
identificar elementos críticos de la misma. Además, dichos modelos pueden
ayudar a los ingenieros de manufactura con la programación y las rutas (mediante
simulación de eventos discretos). Para estas simulaciones se utilizan paquetes de
software disponibles comercialmente, pero también se pueden desarrollar programas de software escritos para una compañía específica.
Figura 9: Simulación.Fuente: Cimatech.
Programación
El programa de control numérico consta de una secuencia de direcciones que haceque una máquina NC realice cierta operación, siendo el maquinado el proceso más
común.
El programa contiene instrucciones y comandos. Las instrucciones geométricas
corresponden a movimientos relativos entre la herramienta y la pieza de trabajo.
Las instrucciones de procesamiento tienen que ver con las velocidades del husillo,
avances, herramientas de corte, fluidos de corte y otros similares. Las
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instrucciones de avance corresponden al tipo de interpolación y a la velocidad de
movimiento de la herramienta o la mesa de trabajo. Las instrucciones de
conmutación se relacionan con la posición del encendido y apagado del suministro
de refrigerante, dirección o falta de rotación del husillo, cambios de herramientas,
avances de la pieza de trabajo, sujeción y otros similares.
La programación manual de partes consiste primero en calcular las relaciones
dimensionales de la herramienta, la pieza de trabajo y la mesa de trabajo con base
en los planos de ingeniería de la parte (incluyendo CAD), las operaciones de
manufactura por realizar y su secuencia. Después se elabora una hoja de
programa, detallando la información necesaria a fin de realizar la operaciónespecífica. Luego se prepara el programa de la parte con base en esta información.
Sin embargo, el trabajo comprendido es tedioso, consume mucho tiempo y es
poco económico. Por consiguiente, la programación manual se utiliza en su
mayoría en aplicaciones simples de punto a punto. Con la disponibilidad más
amplia de software de manufactura, la programación manual de partes cada vez se
vuelve menos común.
Figura 10: Programación.Fuente: Photobucket.
La programación de partes asistida por computadora comprende lenguajes de
programación simbólicos especiales que determinan los puntos de coordenadas de
esquinas, bordes y superficies de la parte. Un lenguaje de programación es un
medio de comunicación con la computadora; comprende el uso de caracteres
simbólicos. El programador describe en este lenguaje el componente que se va a
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procesar y la computadora convierte dicha descripción en comandos para la
máquina NC. Están disponibles comercialmente diversos lenguajes.
Las partes complejas se maquinan utilizando programas de maquinado basados en
gráficos y asistidos por computadora. La trayectoria de una herramienta se crea en
un ambiente muy gráfico que es similar a un programa de CAD. El programa crea
en forma automática el código de la máquina (Código G). Este código es valioso
para comunicar instrucciones de maquinado al hardware CNC, pero es difícil de
editar y resolver problemas sin interpretadores de software. Cuando se encuentran
dificultades menores, como (a)el uso de diámetros de fresas diferentes a los
originalmente programados, o (b) el cambio de la velocidad de corte para evitar
vibración; el operador de la máquina necesita modificar el programa, lo que esdifícil utilizando el Código G.
En la programación de piso de taller, el software de programación CNC se utiliza
directamente en el controlador de la máquina herramienta. Esto permite enviar
geometría de nivel superior e información de procesamiento al controlador CNC
en lugar del código G. Después se desarrolla este código mediante la computadora
dedicada, bajo control del operador de la máquina. (Schmid, 2006).
Códigos
Códigos G: Se utilizan para determinar la geometría de movimientos de la
herramienta y el estado del controlador de la maquina, funciones como
movimientos cortantes, lineales, taladrado y especificaciones de medida.
Códigos M: Es la dirección correspondiente a las funciones auxiliares o
complementarias. Se usan para indicar a la máquina herramienta que se deben
realizar operaciones tales como parada programada, rotación del husillo a
derechas o a izquierdas, cambio de útil, etc.
Tabla 3: Códigos para el torno CNC.
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Fuente: Catalogo Megatoon pg. 7,9.
2.3.2. Constelación de la Variable Dependiente y Marco Teórico
Figura 11: Producción.Elaborado por: Eugenio Omar.
Producción
CÓDIGOS G
G00 Posición lineal
G01 Interpolación lineal
G02 Interpolación circular horariaG03 Interpolación circular anti
horaria
G20 Entrada de datos en pulgadas
G21 Entrada de datos métricos
G42 Compensación de la herramienta
G74 Taladrado
G76 Ciclo de roscado
G96 Fijar velocidad de control
CÓDIGOS M
M00 Parada del programa
M02 Fin del programa
M03 Encendido del husillo en sentidohorario
M04 Encendido del husillo en sentido
anti horario
M05 Apagar husillo
M06 Cambio de la herramienta
M08 Refrigerante encendido
M09 Refrigerante apagado
M30 Paro del programa
M98 Llamada del sub programa
Producción
Tipos de productividad
Capacidad de producción
Tiempos de producción
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Los sistemas de producción en la sociedad moderna son sobresalientes. Estos
sistemas forman la base para construir y mejorar la fortaleza y la vitalidad
económicas de un país. La tarea de desarrollar y operar los sistemas de produccióncrece en complejidad. Los cambios importantes en los productos, los procesos, las
tecnologías de gestión, los conceptos y la cultura, dan como resultado retos y
necesidades cada vez mayores. La información y las técnicas que aquí se
presentan ayudan al logro de estos retos. El proceso de conversión de materiales
se lleva a cabo en la planta de producción, que está diseñada para facilitar la
conversión. El volumen de producción y la variedad de productos determina el
tipo de diseño, o distribución de planta.
Tipos de productividad
Producción intermitente: Fabrica un volumen bajo de productos según pedido,
como25 sillas de tres modelos diferentes. La producción intermitente tiene varios
elementos en común.
Los trabajadores deben estar capacitados para hacer varios productos. De manera
similar, casi siempre se usa equipo para propósitos generales que puede manejar,
dentro de ciertos límites, distintos tipos de trabajos. Por ejemplo, una máquina de
coser es equipo de propósitos generales para la industria de la ropa. La última
característica de un taller intermitente es que cada trabajo sigue su propia
trayectoria o ruta en la planta.
Producción por proceso: en la que se agrupan máquinas similares. Por ejemplo,
en un taller de maquinado (el taller clásico), los tornos se colocan en un área y las
fresas en otra, También se muestra la ruta que siguen dos trabajos distintos en
esta distribución. Es evidente que al aumentar la variedad de productos las rutas se
complican. Aun cuando puede ser difícil administrar un taller intermitente, una
gran parte de la producción se realiza en este tipo de diseño.
Producción continua: Fabrica un alto volumen de productos estandarizados.
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Tiempos de producción
Tiempo
Como dice el dicho, “el tiempo es dinero”. Algunas compañías operan a la
“velocidad de Internet”, en tanto que otras prosperan porque cumplen
sistemáticamente con las fechas de entrega prometidas.
Tres prioridades competitivas se relacionan con el tiempo: la velocidad de
entrega, la entrega a tiempo y la velocidad de desarrollo.
La velocidad de entrega: es la rapidez con la que se surten los pedidos de los
clientes. La velocidad de entrega se mide a menudo por el tiempo que transcurre
entre el momento en que se recibe el pedido de un cliente y el momento en que se
surte.
Tiempo de entrega: La velocidad de entrega aumenta cuando se reduce el tiempo
de espera. Una manera de reducirlos tiempos de entrega es tener una reserva de
capacidad excedente.
Entrega a tiempo: Ésta consiste en cumplir con las fechas de entrega prometidas
Los fabricantes miden la entrega a tiempo como el porcentaje de pedidos de los
clientes que se envía en la fecha prometida, y a menudo consideran que la meta
por alcanzar es 95%. La entrega a tiempo es importante para muchos procesos, en
especial los procesos justo a tiempo, en los que se requieren insumos en
momentos específicos.
La velocidad de desarrollo: Es la rapidez con que se introduce un nuevo servicio
o producto. Se mide con base en el tiempo transcurrido desde la generación de la
idea hasta el diseño final y la introducción del servicio o producto. Para alcanzar
un alto nivel de velocidad de desarrollo se necesita mucha coordinación entre
funciones. En ocasiones, se solicita a proveedores externos críticos que participen
en el servicio.
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Competencia basada en el tiempo: Para implementar la estrategia, los gerentes
definen cuidadosamente los pasos y el tiempo necesarios para entregar un servicio
o producir un bien y después analizan con sentido crítico cada paso para
determinar si es posible ahorrar tiempo sin sacrificar calidad. (Ritzman, 2008).
Capacidad de producción
La capacidad se define como cuánto puede fabricar un sistema de producción la
definición de la capacidad depende del sistema: la capacidad de una universidad
es distinta de la capacidad de una planta de General Motors, pero ambas indicancuánto puede producir el sistema. La capacidad se mide de muchas formas
diferentes; pero por lo general hay una pedida natural. Para la planta de General
Motors, puede ser el número de automóviles producidos por hora. Para una
universidad, podría ser el número de estudiantes que se gradúan por periodo. El
nivel de detalle necesario puede dictar la medida usada. La capacidad de
fabricación de un taller puede ser una preocupación mayor que toda la planta o de
una unidad mercadológica. (Bulfin, 1998).
Figura 12: Procesos de producción.Elaborado por: Eugenio Omar.
Producción continúa
Proceso por proyectos
Proceso intermitente
Proceso de producción
Producción continúa
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El procesado de trabajos de manera secuencial en varias máquinas, recibe el
nombre de producción continua. Todos los trabajos se procesan en el mismo
orden, por lo que se pueden numerar las máquinas de manera que la máquina 1
hace la primera operación y así sucesivamente. Describe un taller de producción
continua. Las células dedicadas son buenos ejemplos de producción continua. Una
familia, o un grupo, de partes se producen en una célula. Cada parte visita, en el
mismo orden, las máquinas que componen una célula. Se supone que cada parte
debe procesarse en todas las máquinas; si no es así, el tiempo de procesado en una
máquina que no es necesaria para un trabajo se iguala a cero. Sólo unos cuantos
de estos modelos tienen una solución sencilla. Se comienza con el modelo del
lapso de producción para dos máquinas.
Producción intermitente
Jackson (1956) amplió el algoritmo de Johnson para minimizar el lapso de
producción para la producción continua en dos máquinas. Sean A y B las dos
máquinas. El concepto básico es que un taller de producción intermitente con dos
máquinas tiene cuatro conjuntos posibles de trabajos: trabajos procesados sólo enA, trabajos procesados sólo en B, trabajos procesados en A y después en B, y
trabajos procesados en B y después en A. Denote estos conjuntos por {A}, {B},
{AB} y {BA},respectivamente. De manera intuitiva, los trabajos en {AB} deben
programarse antes en la máquina.
A que los trabajos en {BA}, porque no se quiere que la máquina A esté ociosa
mientras espera que termine la primera operación de un trabajo {BA} en lamáquina B antes de poder procesarlo en la máquina A. Por el mismo argumento,
se quiere programar, en la máquina A, todos los trabajos {A}antes que los
trabajos {BA}. Por otro lado, ningún trabajo {A} debe ir antes que los trabajos
{AB} en la máquina A, ya que podría retrasar el proceso de un trabajo {AB} en la
máquina B. Esto implica un orden de los conjuntos de trabajos en la máquina A:
{AB} {A} {BA}. De la misma manera, el ordenen B debe ser {BA} {B} {AB}.
Queda por determinar el orden de los trabajos dentro de los conjuntos.
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Figura 13: Producción intermitente. Fuente: Planeación y control de producción pg.457.
Producción por proyectos
No es frecuente que las compañías introduzcan nuevos productos; entonces, ¿por
qué dedicar un capítulo a planeación, programación y control de proyectos? La
razón es que muchos otros problemas se puede ver como proyectos. Las
aplicaciones típicas incluyen la movilización de una planta actual a una nueva,
realizar mantenimiento preventivo en una máquina importante de una línea de
producción, construir un complejo de departamentos, pavimentar una calle, lanzar
una nave espacial, planear una campaña política y escribir un libro de texto.
Actividades y tienen especificada una meta. Formalmente, un proyecto se define
como un conjunto de actividades interrelacionadas, parcialmente ordenadas, que
deben realizarse para lograrla meta. Todos los ejemplos satisfacen esta definición.
Por lo general, los proyectos tienen un inicio y una terminación definidos. Es
común que ocurran sólo una vez o con muy poca frecuencia.
Sin embargo, sí ocurren proyectos cíclicos o recurrentes, como la construcción de
barcos.
La meta puede ser terminar el proyecto tan pronto como sea posible, tan barato
como se pueda o una combinación de ambas. Personas con diferentes
antecedentes y habilidades trabajan en equipo para realizar el proyecto. Los
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miembros del equipo pueden estar involucrados en él parte del tiempo o en forma
temporal, y regresar a sus trabajos normales una vez terminado.
A mediados de los años 50, varios equipos de investigación independientes
desarrollaron enfoques similares para la planeación, programación y control de
proyectos. (Ritzman, 2008).
Figura 14: Factores de producción.Elaborado por: Eugenio Omar.
Factores de producción
Llamamos factores de producción a los insumos que se requieren para producir
algo. En general, éstos pueden ser materias primas, mano de obra, energía, capital
de trabajo, etc. Sin embargo, si analizamos con detalle, cualquier materia prima
puede a su vez descomponerse en más mano de obra y más capital. En realidad
basta con tener capital y trabajo como factores de producción para analizar un
caso cualquiera de una empresa.
Anteriormente, el capital no se tomaba en cuenta como un factor de producción.
Nos referimos a los inicios de la economía en su formato actual, al principio del
siglo XIX, Recordemos que en aquellos días prácticamente no había empresas
Factores de producción
Externos Internos
Control de calidad
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como las de ahora, y la riqueza provenía en mayor medida de la producción
primaria. Por eso, los factores de producción eran la tierra y la mano de obra. Los
primeros esfuerzos por comprender al capital se inician, de hecho, interpretándolo
como “trabajo acumulado”, o como “trabajo ahorrado”. En cambio, durante la
mayor parte del siglo XX la tierra ya no se consideró en los modelos
microeconómicos, y en su lugar apreció el capital. En estos últimos años ha
aparecido otro cambio, ahora el trabajo a veces aparece también como “capital
humano”, esto es, no sólo el esfuerzo de trabajar, sino también el tipo de trabajo
se entiende como un factor de producción.
En general, cuando nos referimos a factores de producción hablamos de trabajo ycapital. Sin embargo, en ciertas ocasiones este concepto puede ampliarse como lo
hemos hecho en el párrafo anterior.
Ahora bien, ¿cómo afectan la oferta estos factores de producción? En realidad el
efecto es complejo, y lo analizaremos con detalle en capítulos posteriores, pero
podemos generalizar diciendo lo siguiente: el costo de producción es el costo de
contratar los servicios de los factores de producción. Un incremento en los costosde estos factores generará de inmediato un incremento en los precios de los
productos. Dicho de otra forma, un incremento en los precios de los factores de
producción generara una contracción de la oferta.
Factores internos
Aspectos que forman parte de la gestión de la compañía, que lógicamente es quien puede proporcionar la mejor interpretación sobre ellos.
Plan de marketing: producto, precio, distribución, comunicación comercial y todo
lo referente a sistemas de relación con los clientes. Cultura corporativa, entendida
como el conjunto de conocimientos y manifestaciones creados o adquiridos por la
organización que se conservan y traspasan a sus miembros. Explica cómo es,
cómo se piensa y se siente dentro de ella, así como su conducta en el entorno.
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Etapa de la organización, que determina sus prioridades y sus mensajes. Algunos
de los procesos más significativos son: inicio, consolidación, internacionalización,
Etapa del producto, que regularmente sigue un ciclo de vida: lanzamiento,
crecimiento, madurez, saturación y declive.
Factores externos
Aquellos que forman parte del macroambiente o del microambiente en el que se
desenvuelve la actividad de las empresas y del resto de organizaciones.
Competencia: aquellos que buscan objetivos semejantes y ofrecen productos,servicios o ideas semejantes.
Público al que se dirige la empresa, en cualquiera de sus acepciones y entre el que
quiere ser aceptado, preferido. (Schettino, 2002).
Calidad
El diccionario define la Ingeniería como el arte o ciencia de la aplicación práctica
de la ciencia pura. Si lo consideramos como ciencias puras la teoría y principios
de Economía Probalidades y Estadística, al igual que la Química la Fisca y la
Biología (y esto parece posible), podríamos definir la Ingeniería de Garantía de
Calidad como la aplicación conjunta de dichas ciencias para la garantía y el
control de la calidad.
El ingeniero de garantía de calidad también denominado ingeniero de control de
calidad, es quien diseña los planes, procedimientos y métodos adecuados para
lograr la garantía de calidad deseada. Puede que no posea el título de ingeniero
pero si realiza dichas funciones está actuando como tal. Por tanto, nos referiremos
siempre a dicha persona como ingeniero de calidad.
¿Cuáles son las funciones que desempeña un ingeniero de calidad? Hablando en
términos generales, cualquier función de calidad caracterizada por planificar i
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evaluar estaría dentro de la competencia del Ingeniero de Calidad. Esto significa
que la realización física de las medidas, de las pruebas y la obtención rutinaria de
datos caen fuera de sus funciones. De igual manera, las decisiones de gerencia con
respecto a calidad también caen, generalmente fuera de la esfera de atribuciones
del ingeniero de calidad. Es posible que sean delegados en el cierto deber
decisorio, pero hay que hacer constar que se tratará de delegaciones y no de
deberes propios de su cargo. Una dirección eficiente dependerá en gran manera d
las recomendaciones del ingeniero de calidad y así debe hacerse constar.
Las funciones de la ingeniería de calidad se pueden clasificar como dos
principales divididas cada una de ellas en varias subfunciones: 1) planificación para lograr calidad y fiabilidad y 2) evaluación de dichos factores.
La palabra fiabilidad usa para definir la calidad de funcionamiento o de resultados
alcanzados por determinado producto durante cierto tiempo, distinguiendo la así
de la calidad de concordancia de aquel durante y después de la producción. Las
subfunciones se estudian en relación a su importancia respecto a la totalidad de la
función de la ingeniería de calidad. (Bertrand L. Hanson pRabhakar M, 1990).
2.4. Fundamentación legal
Material: Bronce al silicio aluminio.
Códigos G:Lenguaje de programación.
Códigos M: Funciones auxiliares.
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CAPÍTULO III
LA PROPUESTA
3.1. Tema
Elaboración de un manual para el mecanizado de un eje de una bomba con torno
CNC.
3.2. Generalidades
Torno CNC
Los tornos CNC tienen una programación de partes mediante el control numérico
es el procedimiento que contiene una secuencia de pasos que se realizan en el
torno CNC. Este proceso incluye todos los pasos de las operaciones para producir
una pieza con forma y tamaño requeridos, comprende los siguientes pasos:
Preparación del plano en coordenadas NC.
Planeación del proceso.
Programación de la parte.
Preparación de la cinta perforada.
Verificación de la cinta perforada.
`Producción.
Aplicaciones del Torno CNC
En la actualidad existe algunas industrias grandes que utilizan máquina
herramienta CNC .los procesos básicos que se aplican para maquinar y terminar
componentes son: torneado, fresado, taladrado, planeado y rectificado.
En la maquinas herramientas convencionales el tiempo de corte es de 15 a
25% del total de proceso. En las maquinas CNC el tiempo de corte es menor
Se puede producir componentes con tolerancias cerradas.
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Las maquinas herramientas CNC son muy adecuadas para producir partes que
requiere un gran número de operaciones para la fabricación (Bawa, 2008).
Figura 15: Torno CNC Fuente: Taller de mecánica de la Universidad Técnica de Ambato (UTA)
Tabla 4: Partes del torno CNC
Mandril
Contra punto
Torreta de herramienta
Bombas de aceite y de grasa
Panel de control
Fuente: Taller de mecánica de la Universidad Técnica de Ambato (UTA)
Características del Torno CNC marca (HASS).
Tabla 5: Característica del torno
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MARCAHASS
MODELO ST-10
MAX. VELOCIDAD600RPM
PESO3900KPANEL DE CONTROLFANUK
TORRETA DE HERRAMIENTAS12
HERRAMIENTAS
LONGITUD MAX32mm
SERVOMOTORES2
Fuente: Taller de mecánica de la Universidad Técnica de Ambato (UTA)
En la programación para el torno CNC estos son los códigos más utilizados para
el proceso de manufactura que se utilizó para el torneado del eje.
Tabla 6: Códigos G y M
CÓDIGO G Y M
G40 Sin compensación de la herramienta
G21 Entrada de datos en sistema métrico
G96 Velocidad de corte en mm/min
G99 Avance por revolución
G90 Coordenadas absolutas
G00 Avance rápido
G01 Avance de maquinado
G28 In al home de la maquina
G70 Retoma el principio y final de ciclo
G71 Remoción del material por medio del cilindrado
M03 Encendido del husillo
M05 Apagado del husillo
M30 ResetFuente: Programa CAD/CAM
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3.3. Diseño conceptual
Pasos metodológicos y sucesivos para la realización de la propuesta
INICIO
Identificar las funciones del panel de control.
Análisis del anel del control del torno CNC.
Programación de los códigos G.
Encerado de las herramientas
Verificarel diseño.
Simulación del maquinado.
Funcionamientodel torno CNC
FIN
SI
Se puedemaquinar
NO
SI
Dimensionar el eje.
Montaje del eje en el mandril
NO
SI
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3.4 Desarrollo del sistema
INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO SECAP“AMBATO”
CARRERA DE TECNOLOGADO EN MÁQUINAS Y
HERRAMIENTAS
Desarrollo del sistema
Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC Página: 1 de 5
Diseño previo al maquinado
El diseño del eje se realizo en un programa CAD/CAM para lo cual se generó los
códigos G y M necesarios para el maquinado del eje en el torno CNC.
Previo al maquinado se realizo una simulación en un software CAD/CAM para
corregir errores y así evitar que la herramienta choque con el eje.
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna.
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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO SECAP“AMBATO”
CARRERA DE TECNOLOGADO EN MÁQUINAS YHERRAMIENTAS
Desarrollo del Sistema
Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC Página: 2 de5
Los códigos que se utilizarán para el maquinado del eje son los siguientes.
G97 S2500 M03
G0 G54 X20.429 Z4.5G99 G1 Z2.5 F.2Z-59.8G3 X22.4 Z-60.8 R1.G1 Z-100.8X25.228 Z-99.386G0 Z4.5X18.457G1 Z2.5Z-59.8X20.4G3 X20.828 Z-59.823.
G1 X23.657 Z-58.409G0 Z4.5X16.486G1 Z2.5
M06
(TOOL - 18 OFFSET -18)(OD GROOVE CENTER- MEDIUM INSERT - N151.2-400-40-5G)G0 T404G97 S2500 M03G0 G54 X16. Z-19.8G1 X10.4 F.1G0 X16.Z-18.2G1 X10.4
X10.72 Z-18.36G0 X16.Z-18.
Z-59.8X18.857X21.686 Z-58.386G0 Z4.5X14.514G1 Z2.5
Z-48.972X15.326 Z-59.8X16.886X19.714 Z-58.386G0 Z4.5X12.543G1 Z2.5Z-22.686X14.914 Z-54.30
G1 X12.X10.X10.4 Z-18.2G0 X16.Z-20.G1 X12.
X10.Z-18.X10.4 Z-18.2G0 X16.M01(TOOL - 17 OFFSET -17)
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna.
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Desarrollo del Sistema
Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC Página: 3 de5
G0 T404G97 S2500 M03G0 G54 X29.4 Z-111.608
G1 X23.067 F.1G0 X29.4Z-110.242G1 X23.067X23.34 Z-110.379G0 X29.4Z-112.973G1 X23.067X23.34 Z-112.837G0 X29.4Z-108.877G1 X23.067
X23.34 Z-109.013G0 X29.4Z-114.338G1 X23.067X23.34 Z-114.202G0 X29.4
X23.34 Z-116.933G0 X29.4Z-104.781G1 X23.067
X23.34 Z-104.917G0 X29.4Z-118.435G1 X23.067X23.34 Z-118.298G0 X29.4Z-103.415G1 X23.067X23.34 Z-103.552G0 X29.4Z-119.8G1 X23.067
X23.34 Z-119.663G0 X29.4Z-102.05G1 X23.067X23.34 Z-102.187G0 X29.4
Z-107.512G1 X23.067X23.34 Z-107.648G0 X29.4
Z-115.704G1 X23.067X23.34 Z-115.567G0 X29.4Z-106.146G1 X23.067
Z-111.608X27.067G1 X20.733G0 X27.067
Z-110.242G1 X20.733X21.006 Z-110.379G0 X27.067Z-112.973G1 X20.733
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna.
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Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC Página: 4 de5
X21.006 Z-112.837G0 X27.067Z-108.877
G1 X20.733X21.006 Z-109.013G0 X27.067Z-114.338G1 X20.733X21.006 Z-114.202G0 X27.067Z-107.512G1 X20.733X21.006 Z-107.648G0 X27.067Z-115.704
G1 X20.733X21.006 Z-115.567
Z-103.415G1 X20.733X21.006 Z-103.552
G0 X27.067Z-119.8G1 X20.733X21.006 Z-119.663G0 X27.067Z-102.05G1 X20.733X21.006 Z-102.187G0 X27.067Z-111.608X24.733G1 X18.4
G0 X24.733Z-110.242
G0 X27.067Z-106.146G1 X20.733X21.006 Z-106.283G0 X27.067Z-117.069G1 X20.733X21.006 Z-116.933
G0 X27.067Z-118.435G1 X20.733X21.006 Z-118.298G0 X27.067
G1 X18.4X18.673 Z-110.379G0 X24.733Z-112.973G1 X18.4X18.673 Z-112.837G0 X24.733Z-108.877
G1 X18.4X18.673 Z-109.013G0 X24.733Z-114.338G1 X18.4
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna.
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Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC Página: 5 de 5
X18.673 Z-114.202G0 X24.733Z-107.512G1 X18.4X18.673 Z-107.648G0 X24.733Z-115.704G1 X18.4X18.673 Z-115.567G0 X24.733Z-106.146G1 X18.4X18.673 Z-106.283
G0 X24.733Z-117.069G1 X18.4X18.673 Z-116.933
Z-117.8G1 Z-119.8X18.4X18.673 Z-119.663G0 X24.733Z-102.05G1 X18.4X18.673 Z-102.187G0 X24.733X26.Z-101.85G1 X22.X18.
G0 X29.4Z-120.G1 X25.4X18.
G0 X24.733Z-104.781G1 X18.4X18.673 Z-104.917G0 X24.733Z-118.435G1 X18.4
X18.673 Z-118.298G0 X24.733Z-103.415G1 X18.4X18.673 Z-103.552G0 X24.733
Z-101.85X18.185 Z-101.943G0 X26.M30%
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna.
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3.5 Diseño o Implementación de la propuesta
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Diseño o Implementación
Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC. Página: 1 de 5
Para el maquinado del eje con torno CNC se realizaron los siguientes pasos:
1: Encendido del tormo CNC y sus respectivas bombas tanto de aceite como de aire para que su funcionamiento sea bueno.
2: Verificación de las presiones de aire tanto para el mandril como para el contra punto ya que son automáticas.
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones Ninguna.
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Diseño o Implementación
Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC. Página: 2 de 5
3: Introducción del programa en el panel de control.
3: Colocación del eje de bronce en el mandril para él, maquinado de la pieza.
4: Encerado de las herramienta de desbaste en el eje X y Z.
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna.
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Diseño o Implementación
Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC Página: 3 de 5
5: Encerado de la herramienta de ranurado.
6: Confirmar que las medidas del encerado de las distintas herramientas estén bien programadas.
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna.
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Diseño o Implementación
Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC Página: 4 de 5
7: Cerrar la compuerta y mandar a correr el programa para el maquinado del eje.
8: Fin del programa y se tiene el eje ya maquinado con las medidas deseadas.
9: Sacar el eje ya maquinado del mandril.
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna.
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Diseño o Implementación
Propuesta: Elaboración de un manual para el torno CNC Página: 5 de 5
10: Limpieza del torno CNC.
Después de seguir estos pasos tenemos el eje ya maquinado.
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna.
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3.6 Protocolo de pruebas
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Protocolos de Pruebas
Prueba: Procedimiento de pruebas Página: 1 de 1
Comparación de medidas con el diseño en software CAD/CAM y la pieza ya
maquinada.
MEDIDAS EN EL SOFTWARE CAD/CAM MEDIDAS DEL EJE MAQUINADO
Medidas
12mm
15mm
10mm
5mm
40mm
15mm
40mm
20mm
18mm
Medidas
12.008mm
15.006mm
10.005mm
5.001mm
40.006mm
15.002mm
40.006mm
20.003mm
18.001mm
Elaborado por: Eugenio Omar Fecha: 30-08-2015
Aprobado por: Ing. Fernando Galarza Observaciones: Ninguna
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CAPÍTULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones.
Al presentar el manual de maquinado con tecnología CNC en este proyecto,
se aporta al taller Torno Suelda con un documento guía para el maquinado con
torno CNC que puede ser aplicada en materiales relacionados con tecnología
CNC y en la manufactura de ejes y de piezas con geometrías complejas.
El objetivo de este trabajo investigativo, fue analizar los tiempos de
maquinado formular la factibilidad de realizar el diseño y la fabricación de
ejes para bombas de agua en el torno CNC.
Para la fabricación del eje de bomba, se estudió a fondo el funcionamiento de
cada una de los tornos convencionales para realizar este tipo de trabajos,adicionalmente se estipularon los tipos de herramientas que utiliza cada torno
y cuáles serían las más adecuadas para un correcto maquinado.
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Recomendaciones
Se recomienda antes de realizar el maquinado del eje en el torno CNC se
realice una simulación del maquinado , para así evitar y corregir posibles
fallos durante la trayectoria de la herramienta y el proceso del
mecanizado para evitar que la herramienta choque con el eje y no dañar
las herramientas de la máquina o el material.
Se debe realizar los distintos cálculos de los diferentes velocidades y
avances de corte previo al maquinado para que los ejes tengan un acabado
de calidad y la reducción del tiempo de mecanizado.
Para el maquinado de los ejes es necesario elaborar el diseño en
programas CAD/CAM para que nos genere los códigos G y M de los
elementos que deseamos maquinar en el torno CNC.
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4.2. Bibliografía
Appold, H. (2006). Tecnologia de los metales. Barcelona: Edibosco.
Bawa, H. S. (2008). Proceso de manufactura. Mcgraw hillinter americana.
Bertrand L. Hanson pRabhakar M, G. (1990). Control de calidad. Dias de SantosS.A.
Bulfin, D. S. (1998). Planeacion y control de produccion. McGRAW-HILLInteramericana Ediores S. A.
Krar, S. F. (2008). Tecnologias de maquinas herramientas. Alfaomega gupo editors a.
Lopez, J. M. (1988). Mecanica del taller. Barcelona: Cultura Sa.
Nisbett, R. G. (2008). diseño en ingenieria mecanica de Shigley. McGRAW-HILL/INTERAMERICANA.
Ritzman, L. P. (2008). Administracion de operaciones. Peason educacion.
Schettino, M. (2002). Introduccion a la economia . Mexico: Peano Educacion S.A.
Schmid, S. K. (2006). Manufactuta.Ingenieriay tecnologia. pearson educacion.
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4.3Anexos.
Anexo 1: Catalogo del material
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Anexo 2: Simulación del mecanizado
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Anexo 3: Mecanizado CNC