Economia del mecanizadowikifab.dimf.etsii.upm.es/wikifab/images/5/51/EconomiaMecanizado.pdf · • Establecer las condiciones de corte que dan lugar al coste más ... Tiempo de producción

FabricaciónFabricación

EconomEconomíía del mecanizadoa del mecanizado

Diseño y Transformación de PlásticosDiseño y Transformación de Plásticos

EconomEconomíía de mecanizadoa de mecanizado

La economLa economíía de mecanizado tiene como objetivo:a de mecanizado tiene como objetivo:• Establecer las condiciones de corte que dan lugar al coste más

bajo posible de una operación de mecanizado.• Calcular el coste de la operación de mecanizado.• Servir de base para la selección de los recursos a emplear

(máquinas, herramientas, equipos complementarios, mano de obra, etc. ).

Para ello es necesario calcular:Para ello es necesario calcular:• Los tiempos

asociados a la operación

• Los costes horarios

de los recursos empleados• Establecer las cantidades

consumidas de los recursos


EconomEconomíía del mecanizado IIa del mecanizado II

El cEl cáálculo de coste se basa en:lculo de coste se basa en:• Repercutir

todos costes en los que se incurren.

• Valorar

el coste de los recursos inmovilizados en base al tiempo de su utilización.

El coste calculado es una estimaciEl coste calculado es una estimacióón aproximada del n aproximada del coste real.coste real.


Tiempo de producciTiempo de produccióónn

Tiempo de producciTiempo de produccióónn de un componente es la de un componente es la sumasuma de de tiempos invertidos en las actividades necesarias para su tiempos invertidos en las actividades necesarias para su fabricacifabricacióón, teniendo en cuenta el taman, teniendo en cuenta el tamañño de los lotes.o de los lotes.

Una Una fasefase es el es el conjuntoconjunto de de operacionesoperaciones que se ejecutan sobre que se ejecutan sobre un componente de forma continua desde el momento en que se un componente de forma continua desde el momento en que se carga sobre una mcarga sobre una mááquina y su descarga.quina y su descarga.

• tconf : tiempo de conformado (tiempo de mecanizado)• tno-conf : tiempo invertido en una operación que no conforman las piezas

(movimientos de la herramienta en vacío)• tno-prod : tiempo gastado en tareas no productivas como inspecciones,

comprobaciones, reglajes, observación de documentación, etc. • tpreparación : tiempo que se tarda en poner a punto la máquina para que

pueda producir una nueva pieza correcta.

∑=fases

fprod itt

lotepiezas

npreparaciósproductivonoadescconfno

opch

opconfacf n

tttttttt

jji ºargarg ++++++= −−∑∑


Tiempos de fabricaciTiempos de fabricacióónn

El tiempo de ciclo de una mEl tiempo de ciclo de una mááquina coincide con el quina coincide con el tiempo de fase y para el proceso global con el tiempo de tiempo de fase y para el proceso global con el tiempo de producciproduccióón.n.Los tiempos de transporte y almacenamiento (espera) Los tiempos de transporte y almacenamiento (espera) influyen en los tiempos de entrega.influyen en los tiempos de entrega.

ift

ift

ift+ + prodt=

itrtialmt

itrtialmt

ialmtitrt

ialmtialmt

itrtialmt

entregat


Tiempos de mecanizadoTiempos de mecanizado

El El tiempo invertidotiempo invertido en realizar una operacien realizar una operacióón n mecanizado, es:mecanizado, es:

tt tt = = tt mm + + tt chch + + tt npnp

tm = tiempo de mecanizado de la operacióntch = tiempo de cambio de herramienta por componentetnp = tiempo no productivo por operación

∑= operaciónt tt



Los tiempos de mecanizado de una Los tiempos de mecanizado de una operacioperacióón de n de cilindradocilindrado..

• Tm = tiempo de mecanizado– Tiempo en que la herramienta recorre la pieza desde

que se mueve en condiciones de corte.• Tc = tiempo de corte.

– Tiempo en que la herramienta está en contacto por la pieza

fcm V

tt l=≈



Tch = tiempo de cambio de herramienta (tiempo de reposición de filo)

• Es el tiempo empleado en reacondicionar el filo de la herramienta o cambiar el filo.

• Tiempo de cambio de una herramienta enteriza: trf• Tiempo de una herramienta de plaquitas n plaquitas y z filos

( )z

nntt

t gprf ⋅

−+=

1

Ttn c

cambios =º

rfcomponenteporcambiosch tnt ⋅= º


Tiempo de mecanizadoTiempo de mecanizado

Tnp = tiempo no productivo / pieza / operación

• Cambio de pieza• Desplazamientos en vacío• Medidas y verificación a realizar por el operario.• Detenciones imprevistas.• Preparación

Tiempo totalTiempo total de mecanizado de una operacide mecanizado de una operacióónn

rfc

mnpt tTt

ttt ++=


Tiempo de mecanizadoTiempo de mecanizado

Tiempo de fabricaciTiempo de fabricacióónn

con

rfc

mnpt tTt

ttt ++=

121321

111111nnnnnn V

B

fV

A

apfV

kT ===321

111nnn

>>

111121−−

++= nnrfnpt fV

ASt

VfStt

VfS

VfD

DVfnfV

tta

cm =====≈llll π

π


MMááxima produccixima produccióónn

FabricaciFabricacióón a n a mmááxima produccixima produccióónn = = MMíínimo tiemponimo tiempo de mecanizadode mecanizado

Condición:

011121

11

12 =

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−=

∂∂

rf

nnt t

AfV

nfVS

Vt

011121

11

22 =

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−=

∂∂

rf

nnt t

AfV

nfVS

ft

0=∂∂Vtt 0=

∂∂

ftt

111121−−

++= nnrfnpt fV

ASt

VfStt



La situación relativas de las curvas dependen de

21

11nn

>

t1 < t2 < t3

011

1111

2

12 =>

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−=

∂∂

nnfV

SVtt

0=∂∂Vtt

011

1111

1

22 =<

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−=

∂∂

nnfV

Sftt

0=∂∂

ftt

21

3

f

f

V

Vtt

tt

V1 V2

f3 f2

∂tt / ∂f= 0

∂tt / ∂V = 0

tt2

tt1

tt3tt2

21

3

f

f

V

Vtt

tt

V1 V2

f3 f2

∂tt / ∂f= 0

∂tt / ∂V = 0

tt2

tt1

tt3tt2

21

3

21

3

f

f

V

Vtt

tt

V1 V2

f3 f2

∂tt / ∂f= 0

∂tt / ∂V = 0

tt2

tt1

tt3tt2



• Las condiciones óptimas se dan sobre la curva:

• La duración

de la herramienta

debe ser:

• El avance

debe ser el máximo

de los posibles:

f = fmax

mprfnn

Ttn

fV

A≡⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= 11

11121

0=∂∂Vtt

f

V

∂tt / ∂f = 0

∂tt / ∂V = 0

f

V

∂tt / ∂f = 0

∂tt / ∂V = 0

f

V

∂tt / ∂f = 0

∂tt / ∂V = 0


Componentes de los costes de mecanizadoComponentes de los costes de mecanizado


Costes de mecanizadoCostes de mecanizado

Los Los costes de mecanizadocostes de mecanizado por componente son:por componente son:

CC tt = = CC mm + + CC cambiocambio de herramientade herramienta + + CC herramientaherramienta + + CC npnp + + CC materialmaterial + + CC utillajeutillaje + + CC preparacionpreparacion


Costes de mecanizadoCostes de mecanizado

Si el Si el coste horariocoste horario de la mde la mááquina es:quina es:

Sustituyendo y no considerando los costes constantes:

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +++=

•••

AfV

VfSCtc

VfSctcC

nn

hfrfnpt

21

11

•

= c . t C npnp

•

= c . t C mm

•= c . t C cambioaherramient de cambio

•c = coste horario de la máquina

AfV

fSCtc

VfSctc

nn

hfrfnp

21

11

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +++=

•••


Coste horario de la mCoste horario de la mááquinaquina


AmortizaciAmortizacióón de mn de mááquinaquina

La cantidad a amortizar de una mLa cantidad a amortizar de una mááquina, puede quina, puede comprender:comprender:

• Coste de la máquina• Coste del transporte, seguros, etc.• Coste de la instalación: cimentación, instalación eléctrica, aire

comprimido, gases, etc.• Coste de herramental de partida: soportes de herramienta,

herramientas especiales, platos divisores, etc.• Coste primera dotación de herramientas.


AmortizaciAmortizacióón de mn de mááquinaquina

• Amortización directa constante:

• Amortización simple uniforme:


Coste horario de la mCoste horario de la mááquinaquina

Un mUn méétodo de ctodo de cáálculo del coste horario de la mlculo del coste horario de la mááquina quina es:es:

• Coste laboral incluye el sueldo y los costes sociales.• Operarios asignados: son los operarios asignados a una máquina

(por ejemplo un operario puede atender dos máquinas).• Tasa de ocupación es el porcentaje de horas correspondientes a la

carga de trabajo previsible.• Tiempo disponible es el tiempo de trabajo deduciendo las grandes

paradas programadas.• Coeficiente de costes indirectos es el porcentaje de los costes

indirectos respecto de costes totales

ocupacióntasasdisponiblehorasindirectosteslaboralasigoperarios

turnos

añoónamortizaci

thCCn

nCc

−−−−

−•

⋅⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+=

11ºº cos


Coste de la herramientaCoste de la herramienta

El cEl cáálculo del lculo del coste de la herramientacoste de la herramienta depende del depende del tipo de herramienta:tipo de herramienta:

• Herramienta enteriza:

• Herramienta de plaquitas:

( )reafiladodeoperaciónladetecosreafiladosdeºnreafiladosdeºn

reafiladosdeºnaherramientladetecosCh 11 ++

+=

plaquitaporfilosdenplaquitaladete

mientasportaherradelvidalaenfilosplaquitasdenaccesoriosmientasportaherradelteC

fh ºcos

ºcos

+×

+=


MMíínimo costes de mecanizadonimo costes de mecanizado

Costes totales de mecanizado:Costes totales de mecanizado:

Condición de mínimo coste será:

AfV

fSCtc

VfSctcC

nn

hfrfnpt

21

11

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +++=

•••

0=∂∂

fCt 0=

∂∂

VCt

011121

11

12 =

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−=

∂∂

•

•

c

CtA

fVnfV

ScVC hf

rf

nnt

011121

11

22 =

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−=

∂∂

•

•

c

CtAfV

nfVSc

fC hf

rf

nnt


MMíínimo costes de mecanizadonimo costes de mecanizado

La situación relativas de las curvas dependen de:

21

11nn

>

C1 < C2 < C3

011

1111

2

12 =>

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−=

∂∂

•

nnfV

ScVCt

0=∂∂

VCt

0=∂∂

fCt

011

1111

1

22 =<

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−=

∂∂

•

nnfV

Scf

Ct

21

3

f

f

V

VCt

Ct

V1 V2

f3 f2

∂Ct / ∂f = 0

∂Ct / ∂V = 0

Ct2

Ct1

Ct3Ct2

21

3

21

3

f

f

V

VCt

Ct

V1 V2

f3 f2

∂Ct / ∂f = 0

∂Ct / ∂V = 0

Ct2

Ct1

Ct3Ct2


CondiciCondicióón de mn de míínimo costes de mecanizadonimo costes de mecanizado

• Las condiciones óptimas se dan sobre la curva:

• La duración

de la herramienta debe ser:

• El avance

debe ser el máximo

de los posibles:

f = fmax

0=∂∂

VCt

mchf

rfnn

Tc

Ctn

fV

A=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= •11

111

'21

f

V

∂Ct

/ ∂f = 0

∂Ct

/ ∂V = 0


RestriccionesRestricciones

Valores lValores líímites del mites del avanceavance

Valores lValores líímites de la mites de la velocidad de cortevelocidad de corte

• V ≤

Vmax ⇒ V aceptada• V > Vmax ⇒ V= Vmax

Valor mValor mááximo de la ximo de la potenciapotenciaValor mValor mááximo de la ximo de la fuerza de fuerza de cortecorteValor mValor mááximo de la ximo de la rugosidadrugosidad

βαpafVkP =

fmin

fmax

Fmax

f

V

∂tt

/ ∂V = 0

∂Ct

/ ∂V = 0

VmaxVmin

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