Procesos de Mecanización

Proyecto:“Mecanización de un Árbol

Escalonado para Transmisión”

Nombre: David Echeverría Nivela

Número de Matrícula: 200915973

Fecha: Viernes, 23 de agosto del 2013

INDICEObjetivos..................................................................................................................................3

Planteamiento del problema....................................................................................................3

Resumen..................................................................................................................................3

Selección de las herramientas de corte....................................................................................3

Ciclo de fabricación del árbol escalonado para transmisión..................................................11

Código para el torno CNC.......................................................................................................14

Costos de mecanización.........................................................................................................16

Objetivos Utilizar lo aprendido en todo el curso para el desarrollo del problema planteado. Manejar correctamente un catálogo de herramientas tomando en cuenta los

diferentes parámetros. Aplicar conocimientos de formación básica como es el dibujo técnico y los

conocimientos adquiridos en cursos anteriores.

Planteamiento del problemaEn el curso de Proceso de Mecanización para la carrera de Ingeniería Mecánica, se solicitó a todos los estudiantes realizar un proyecto de final de curso para poner en práctica lo aprendido. El proyecto consta en el plano de la pieza a realizar, la selección de la herramienta adecuada para los procesos y operaciones a realizar, el ciclo de fabricación de la pieza, el código G para maquinas CNC, la simulación del código, costos de producción y por último la elaboración de la pieza.

Para este proyecto se seleccionó un árbol escalonado para transmisión, el cual debe estar hecho en acero AISI 1040.

ResumenPara el desarrollo del proyecto se definir la pieza a realizar haciendo un plano en CAD y se toman en cuenta las siguientes variables que son el material de la pieza con el cual se define el tipo de herramienta a utilizar y el ángulo de incidencia que debe tener, después de elegir el tipo de herramienta se prosigue a ver los parámetros óptimos con los que opera la herramienta de corte. Se busca la forma de la herramienta para el tipo de operación que se desea realizar y el tamaño para el acabado después se define el material de la herramienta y se prosigue a elegir un tipo de inserto en especial con su respectivo porta inserto, para luego proseguir a lo que es el ciclo de fabricación con las especificación de la velocidad de corte, avance y profundidad. Esto nos permite obtener un tiempo que es el fundamental para luego sumarle los demás tiempos. Se prosigue después a lo que es el análisis de costo de mecanización en el cual tres parámetros son los esenciales que son material, maquinaria y mano de obra además de otros valores.

Para culminar se realizó un código para mecanizar la pieza en una maquina CNC y se lo simulo para ver si funcionaba.

Selección de las herramientas de cortePara la selección el proceso se selecciona el porta inserto y la plaquilla según el material a maquinar, el acabado y la operación que se desea obtener para lo cual se guía en las siguientes tablas:

Para la operación a realizar que en este caso es refrentado, cilindrado y tronzado. El cilindrado exterior y el refrentado se realiza con el mismo inserto.

Se escoge la forma C debido a que se pueden realizar cilindrado exterior y el refrentado con eso se busca el tamaño según el acabado que se quiere obtener.

Se utilizara Insertos tipo P debido a que el material es una acero AISI 1040 y entra entre los materiales que puede maquinar este tipo de insertos, en consideración a esto el siguiente paso es la consideración del material de inserto el cual se elige GC4225 (HC) - P25 (P10 - P40), el cual es de calidad de metal duro con recubrimiento CVD.

GC4225 (HC) - P25 (P10 - P40) Esta calidad de metal duro con recubrimiento CVD se utiliza para operaciones de acabado y desbaste de acero y fundición. Presenta un

sustrato de dureza y tenacidad optimizadas para el torneado de acero, en combinación con un grueso recubrimiento resistente al desgaste. Esta calidad puede hacer frente a cortes continuos e intermitentes a elevadas velocidades de arranque de viruta. Una calidad para amplias áreas de aplicación.

Para la selección del inserto y el porta inserto se deben tener en cuenta las siguientes especificaciones

Se usa el ángulo de incidencia positivo debido que el material es dúctil.

El inserto que se eligió es CCMT 12 04 12-PR de un tamaño de 12mm, con el material GC 4225, el radio de la punta es 12mm para que le dé un buen acabado a lo que son las esquinas donde existen concentradores de esfuerzos.

Para el seleccionamiento del portainserto se tiene el C4-SCLCR/L-27050-12, para plaquillas positivas y según los requerimientos necesarios para el maquinado

Para el tronzado se realiza los mismos pasos anteriores y con esto se obtiene el inserto N123G2-0300-0001-CF de un material GT4225.

Se elige el porta inserto QS-R/LF123D08-1616B para la parte del tronzado con los parámetros adecuado.

Ciclo de fabricación del árbol escalonado para transmisión

Material: Acero AISI- SAE 1040Pieza base: Barra Cilíndricaφ=42mmL0=150mm

Descripción del proceso

Herramental

Instrumentación

Parámetros de corte Tiempo fundamen

tal[min]

V [m/mi

n]

N [rpm]

S [mm/re

v]

P [mm

]

1

Corteφ=42mm L=150mm

Sierra alternativa

Flexómetro ------ ----- --------- ------ 2

2 Torno CNC, Marca: DMTG, Modelo: CKE6136ZRefrentar

PlaquitaCCMT 12 04 12-PR

Porta plaquita

C4-SCLCR/L-

Calibrador Vernier

Micrómetro

110 830 0.4 2 0.06

27050-12

3

Torno CNC, Marca: DMTG, Modelo: CKE6136ZCilindrado exterior de desvaste

PlaquitaCCMT 12 04 12-PR

Porta plaquita

C4-SCLCR/L-27050-12

Calibrador Vernier

Micrómetro110 920 0.8 2 0.16

4

Torno CNC, Marca: DMTG, Modelo: CKE6136ZCilindrado exterior de desvaste

PlaquitaCCMT 12 04 12-PR

Porta plaquita

C4-SCLCR/L-27050-12

Calibrador Vernier

Micrómetro110

1030

1 3x2 0.26

0.4 1.5 0.21

5

Tono CNC, Marca: DMTG, Modelo: CKE6136ZCilindrado exterior de desvaste

PlaquitaCCMT 12 04 12-PR

Porta plaquita

C4-SCLCR/L-27050-12

Calibrador Vernier

Micrómetro110

1500

1.253x2

0.05

0.4 0.5 0.05

6

Torno CNC, Marca: DMTG, Modelo: CKE6136ZConicidad

PlaquitaCCMT 12 04 12-PR

Porta plaquita

C4-SCLCR/L-27050-12

Calibrador Vernier

MicrómetroIndicador de

Caratula

110160

0

0.8 2 0.02

0.4 2 0.06

7 Torno CNC, Marca: DMTG,

PlaquitaN123G2-

0300-Calibrador

Vernier

100 830 0.15 19 0.15

Modelo: CKE6136ZTronzado

0001-CFPorta

plaquitaQS-R/

LF123D08-1616B

8

FresadoraCanalado Fresa

∅=8mmAcero rápido

Calibrador vernier

20 200 0.42x2.

50.65

Ttotal 3.67

T unitario=T fundamental+T auxiliar+T pr+T PP/N

T unitario=3.67+0.55+0.92+5=10.14min

Código para el torno CNCO0001

N1 G21 M08;

N2 T0101 G54;

N3 M03 S2000;

N4 G00 X42 Z0;

N5 G01 X0 F0.4;

N6 G01 X38;

N7 G01 Z-114 F0.8;

N8 G00 X40;

N9 G00 X40;

N10 G00 Z0;

N11 G01 X34;

N12 G01 Z-88 F0.4;

N13 G00 X36;

N14 G00 Z0;

N15 G01 X30;

N16 G01 Z-88;

N17 G00 X32;

N18 G00 Z0;

N19 G01 X26;

N20 G01 Z-88;

N21 G00 X28;

N22 G00 Z0;

N23 G01 X23;

N24 G01 Z-88 F0.8;

N25 G00 X25;

N26 G00 Z0;

N27 G01 X19;

N28 G01 Z-33 F0.8;

N29 G00 X21;

N30 G00 Z0;

N31 G01 X15;

N32 G01 Z-33;

N33 G00 X17;

N34 G00 Z0;

N35 G01 X10;

N36 G01 Z-33 F0.8;

N37 G00 X12;

N38 G00 Z0;

N39 G00 X19;

N40 G00 Z-33;

N41 G01 Z-52 F0.4;

N42 G00 X25;

N43 G00 Z-33;

N44 G00 X15;

N45 G01 X23 Z-71 F0.15;

N46 G00 X200 Z200;

N47 T0202 G55;

N48 M03 S1000;

N49 G00 Z-114;

N50 G00 X38;

N51 G01 X0 F0.15;

N52 GOO M30;

%

Simulación del código Se simuló el código en el programa CIMCO.

Costos de mecanización Para analizar costos se considera la siguiente ecuación

Costos Totales=CostoHombrehoramaquina∗Tiempo fundamental+Costo delMaterial+CostosHerramientas+Beneficio

Costo Hombre hora Maquina (Mo)

Este costo depende del total hombre máquina para un tiempo de 1 hora y el tiempo total de mecanizado encontrado en la parte del ciclo de fabricación

M 0=M∗T tm

El valor del costo total hombre máquina para una hora viene dado por la siguiente ecuación:

M=W O+(Gastos generales operador100 )WO+M t+(Gastos generalesmáquina100 )M t

Operador:

El salario promedio de un tornero esta entra entre los 500 y los 800 dólares, se tomara el valor de 600 dólares para el calculo

Los beneficios con los que cuentan los trabajadores son:

Décimo tercer sueldo $320.

Décimo cuarto sueldo $750.

Vacaciones por ley $375.

Utilidades $1000.

Liquidación entre los $1500.

W o=salariodel operador=$ 600/mensuales

W o=$3.75/hora

gastosgenerales del operador=$3500

Máquina:

Torno CNC serie CKE modelo 766-CKE6136Z, valorado en $25000, periodo de amortización 10 años.

El número de horas de trabajo de la máquina 1900 horas.

Los gastos generales de parte de la máquina, los cuales al igual que para el trabajador son brindados por el departamento de contabilidad y costos de las empresas ya antes nombradas:

M t=costoinicial de lamaquina

( ¿dehoras trabajoaño )∗(periodode amortizacion )

M t=$25000

(1900horas /año )∗(10años )=$ 1.315/hora

gastosgenerales de lamaquina=4000$

Volviendo a la primera ecuación:

M=W O+(Gastos generales operador100 )WO+M t+(Gastos generalesmaquina100 )M t

M=3.75+( 0.35100 )(3.75)+1.315+( 0.40100 )1.315M=$5.1/hora

Calculo del costo hombre hora maquina:

M 0=M∗T tm

M 0=5.1$

hora∗0.169horas

M 0=$0.86

Costo del material (Co)

El material de trabajo es un cilindro de acero AISI 1040 de 42 mm de diámetro y de 150 mm de largo, el cual se lo vende por peso a 8 dólares el Kg.

C0=$13.05

Costo de la herramienta (Ho)

Se toma encuenta los filos de las herramientas y se utiliza la siguiente ecuación.

H 0=( costo de laherramientapromedio de filos usados )+( costo del portaherramienta

¿de filosusados durante la vidadel portaherramienta )

Precios de herramientas:

costo ($)# de filos usados

CCMT 12 04 12-PR7 8

N123G2-0300-0001-CF 6 4

C4-SCLCR/L-27050-12 350 2000

QS-R/LF123D08-1616B

350 2000

H 01=(78 )+( 3502000 )=$1.05

H 02=(68 )+( 3502000 )=$0.925

H 0=H 01+H 02=$1.975

Beneficio (Fo)

El valor del beneficio será de un 30%

F0=30% (M 0+C0+H 0)

F0=30% (0.86+13.05+1.975)

F0=$4.77

Con estos valores tenemos que:

Costos Totales=CostoHombrehoramaquina∗Tiempo fundamental+Costo delMaterial+CostosHerramientas+Beneficio

Costos Totales=0.86+13.05+1.975+4.77

Costos Totales=$ 20.70