7/23/2019 Tesis Omar Eugenio http://slidepdf.com/reader/full/tesis-omar-eugenio 1/66 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 en Máquinas y Herramientas. AUTOR: Eugenio Zurita Omar Alexander TUTOR: Ing. Fernando Galarza AMBATO – ECUADOR 2015
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,
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,
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.
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.
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
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
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.
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.
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.
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
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
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
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.
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.
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.
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.
