ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE MECANIZADO EN …

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE MECANIZADO EN LA EMPRESA INDUMETAN S.A.S.

DAVID FERNANDO POPO TOBAR 2120227

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA PROGRAMA INGENIERÍA MECÁNICA

SANTIAGO DE CALI 2019

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE MECANIZADO EN LA EMPRESA INDUMETAN S.A.S.

DAVID FERNANDO POPO TOBAR

Pasantía institucional para optar al título de Ingeniero Mecánico

Director en la empresa Ángel Bustos Molina

Asesor Académico Faber Correa

Ingeniero Mecánico

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA PROGRAMA INGENIERÍA MECÁNICA

SANTIAGO DE CALI 2019

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Nota de aceptación:

Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniero Mecánico JOSÉ ROBERTO BUITRAGO Jurado CLAUDIA VANESSA ROA __________________________________ Jurado

Santiago de Cali, 7 de octubre de 2019

4

Este trabajo se lo dedico primero a Dios y le agradezco por darme la vida y la salud atreves de todo este tiempo, a mis padres por el esfuerzo que hicieron para que yo pudiera estar en este lugar donde hoy estoy a punto de culminar mis estudios.

5

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por la vida y la salud que me dio durante estos años y a mis padres que sin su esfuerzo esto no hubiera sido posible.

Agradezco a la empresa Indumetan SAS por permitirme tener realizar mi pasantía y adquirir más conocimiento afín a mi carrera además de la experiencia laboral obtenida en estos meses.

Agradezco a mi familia por el apoyo que me han brindado durante el transcurso de toda mi vida.

6

CONTENIDO pág.

GLOSARIO 11

RESUMEN 13

INTRODUCCIÓN 14

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 16

2. JUSTIFICACIÓN 18

3. OBJETIVOS 19

3.1 OBJETIVO GENERAL 19

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 19

4. MARCO TEÓRICO 20

4.1 PROCESOS DE MANUFACTURA 20

4.2 PROCESO DE TALADRADO 20

4.2.1 Parámetros de corte 21

4.3 PROCESO DE TORNEADO 22

4.3.1 Parámetros de corte 23

4.4 PROCESO DE FRESADO 24

4.4.1 Parámetros de fresado 25

4.5 DISEÑO CAD/CAM 26

4.5.1 Ventajas del Uso de CAD/CAM. 29

4.6 FRESADORA CNC 35

7

4.6.1 Como funciona una fresadora CNC 35

4.6.2 Puntos de referencia 36

5. APORTES Y ACTIVIDADES REALIZADAS EN LA PASANTIA 38

5.1 GUÍA DE MANUFACTURA 38

5.1.1 Ventajas de la guia de manufactura 39

5.1.2 Comparacion De Tiempos Teoricos VS Tiempo Mastercam 40

5.1.3 Componentes De La Guia De Manufactura 45

5.2 USO DE TECNOLOGIA CAD-CAM 50

5.2.1 Simulacion cumputacional del maquinado 51

5.3 OTRAS ACTIVIDADES REALIZADAS DURANTE LA PASANTIA 52

5.3.1 Estandarización de piezas 54

5.3.2 Capacitacion de operarios 55

5.3.3 Monitoreo y control de tiempos de mecanizado 55

5.3.4 Catalogo digital de piezas estandarizadas 57

6. CONCLUSIONES 60

BIBLIOGRAFÍA 61

ANEXOS 63

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LISTA DE FIGURAS pág.

Figura 1 Geometría estándar de una broca helicoidal 21

Figura 2 Proceso de Torneado 23

Figura 3 Dos tipos de fresado 25

Figura 4 Centro de mecanizado CNC 34

Figura 5 Desplazamientos de ejes principales 35

Figura 6. Plano Pieza Comparada CAM vs teórico. 41

Figura 7. Plano eje titán acero inoxidable. 46

Figura 8. Hoja de procesos. 47

Figura 9. Orden de trabajo e informe de producción 48

Figura 10. Mesa de elevación. 50

Figura 11. Bandeja mezcladora de tinta 51

Figura 12. Velocidades de corte 54

Figura 13. Programación de trabajos 56

Figura 14. Horquilla 58

Figura 15. Plano pieza simulada 59

9

LISTA DE TABLAS pág.

Tabla 1 CODIGOS G 31

Tabla 2 Diagrama de Gantt actividades de mecanizado 49

10

LISTA DE ANEXOS pág.

Anexo A. Esquema Guia De Manufactura 63

Anexo B. Planos Catalogo De Algunas Piezas Estandarizadas 64

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GLOSARIO

CNC: Control numérico asistido por computadora; esto es un lenguaje de programación que proporciona una serie de instrucciones utilizado en los procesos de manufactura.

COSTOS: Esto incluye todos los costos en los que se incurren a hora de manufacturar la pieza tales como herramientas, desgaste de la máquina y herramienta, material, mano de obra, horas-máquina de trabajo, gasto energético.

DIBUJO EN SISTEMA CAD: Consiste en el diseño de una pieza dibujado en sistema CAD en mi caso use el solidworks ya que es el software con el cual estoy capacitado para realizar cualquier tipo de dibujo.

HERRAMIENTAS DE CORTE Y REFRIGERANTE: Este ítem trata acerca de las herramientas que cuentan con filos para cortar y son capaces de arrancar fragmentos de material o viruta con el objetivo de conseguir la geometría deseada de acuerdo a los planos suministrados, el refrigerante es un fluido por lo general aceite soluble al agua el cual permite enfriar las herramientas de corte y el material que se está mecanizando, permite un mejor acabado superficial debido a que arrastra la viruta generada durante el corte de material.

MÁQUINAS HERRAMIENTAS: Se refiere a los equipos que proporcione los medios para manufacturar una pieza y darle la forma deseada como el Torno, cepilladora, Fresadora y centro de mecanizado.

MATERIAL EN BRUTO: Se refiere al material de trabajo antes de ser manufacturada.

ORDEN DE TRABAJO: Es un documento que marca el inicio y final de un proceso de mecanizado, este documento contiene Variables como el nombre del operario al cual se le asigna el trabajo, el tipo de proceso, si se brinda un plano o una muestra, si se cumplió con las medidas del plano, la descripción del trabajo a realizar y devolución por garantía en caso de que alguna empresa devuelva el trabajo.

PIEZA MAQUINADA FINAL: Es la pieza final que cumple con todas las características y especificaciones requeridas por el cliente.

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PLANOS: Los planos son los dibujos de las piezas que se van a maquinar, los cuales no pueden tener error en las medidas, contienen varias vistas de la pieza para facilitar al operario la comprensión de los planos, la mayoría de los planos los suministra las empresas y los que no son suministrados por las empresas se realizaron con la ayuda de solidworks.

REQUERIMIENTOS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS: Esto se refiere a la información que requiere el personal técnico de INDUMETAN para la fabricación de la pieza así como las características que el cliente o las empresas desea que tengan la pieza.

SOFTWARE DE DISEÑO Y PROGRAMACIÓN: Es una plataforma computacional que se basa en un sistema CAD-CAM, el cual permite el diseño de una pieza y a la cual se puede realizar la simulación de las operaciones programadas con la finalidad de visualizar de manera digital las rutas, parámetros de corte, profundidades, tiempos. Que se implementaron en el código CNC.

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RESUMEN

En este trabajo se realizó una guía de manufactura con el objetivo de optimizar los tiempos de mecanizado para cada pieza en la empresa además de estandarizar las piezas que más se manufacturan en la empresa, esto se hace con el objetivo de lograr una reducción en los tiempos de mecanizado para cada pieza además de obtener una reducción en los tiempos de mecanizado se logra incrementar la rentabilidad del trabajo que se haya realizado, se aprendió a seleccionar que tipo de herramienta se debe de usar para cada proceso como trabajar la herramienta para que el filo dure, los parámetros óptimos para lograr un mecanizado optimo, también se programó un código CNC con la ayuda de Mastercam, para poder analizar y comparar este tiempo obtenido con los tiempos teóricos y analizar cuanto fue el tiempo que logro optimizarse, durante la pasantía se realizaron varios diseños de máquinas que se requería para distintos clientes.

Palabras clave:

Manufactura, CNC, Mastercam, Guía de manufactura,

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INTRODUCCIÓN

Al paso de los años los softwares CAD/ CAM han incrementado su importancia en la industria, produjo una mayor competitividad en el mercado, mejorando la calidad del producto, disminuyendo costos y optimizando los tiempos de fabricación de los productos.

El diseño y la fabricación asistidos por computador (CAD/CAM) es una disciplina que estudia el uso de sistemas informáticos como herramienta de soporte en todos los procesos involucrados en el diseño y la fabricación de cualquier tipo de producto. Esta disciplina se ha convertido en un requisito indispensable para la industria actual que se enfrenta a la necesidad de mejorar la calidad, disminuir los tiempos de diseño y producción. La única alternativa para conseguir este triple objetivo es la de utilizar la potencia de las herramientas informáticas actuales e integrar todos los procesos, para reducir los costos (de tiempo y dinero) en el desarrollo de los productos y en su fabricación.1

Las limitaciones que se tuvieron en la pasantía con el software mastercam fue que en la empresa no solo se realizan trabajos que involucran los procesos de manufactura de torneado y fresado sino que también se hacen montajes y trabajos que involucran soldaduras especiales, por lo cual no se puede calcular el tiempo de mecanizado con el software.

En los procesos de manufactura es importante conocer los parámetros de corte para poder realizar un mecanizado eficiente, esto trae como beneficio un menor tiempo de mecanizado para cualquier pieza y un buen acabado, lo cual es importante porque la mayoría de los trabajo que se realizan en INDUMETAN, son para otras empresas que tienen un buen reconocimiento en la región por lo cual se requiere que los trabajos que se realicen tengan una buena calidad y se realicen en un tiempo ya establecido.

1 ALBARRÁN LIGERO, Justo. Fundamentos del KBE (Knowledge Based Engineering) .Sistemas CAD/CAM. En Aplicación al diseño de engranajes de ejes paralelos con CATIA v5. [en línea]. Trabajo de grado. Sevilla, España Escuela Superior de Ingenieros. Departamento de Ingeniería Gráfica.2008 [Consultado: 7 de Octubre de 2018]. Disponible en: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/4483/fichero/2.+Sistemas+de+CAD-CAM.pdf

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En la empresa anteriormente no se suministraba a los operarios los parámetros de corte sino que ellos gracias a la experiencia que tienen estimaban más o menos que parámetros se deben poner para la velocidad de corte, el avance, profundidad de corte dependiendo del tipo de material que se vaya a mecanizar.

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En los procesos que se realizan en la empresa Indumetan S.A.S, la mayoría de estos procesos son realizados por un operario, el cual cobra por horas de trabajo. La hora de trabajo en el torno o la fresa vale alrededor de 40 mil pesos colombianos. Cuando se va a mecanizar una pieza no se tiene un tiempo estimado en el cual se deba de realizar, esta situación da lugar a que el operario se tome un tiempo mayor al cual debería tomarse en realizar la pieza esto porque no tiene un tiempo establecido para realizar la pieza que vaya a realizar.

En el momento la empresa no posee un plan de manufactura que les permita dar a conocer a los operarios el tiempo que disponen para realizar una pieza determinada, además de la selección de las herramientas más apropiadas en cada proceso, la velocidad de corte, la velocidad lineal, el número de pasadas, las revoluciones por minuto, el conocimiento de estos datos en cada parte del proceso tiene como objetivo logra que se pueda optimizar el tiempo a la hora de la manufactura y después de tener todo el proceso terminado en el Mastercam se puede obtener las coordenadas para poder llevarlos al torno o fresadora CNC.

Se analizan sus beneficios desde la perspectiva de la mediana y la pequeña empresa que requieren adoptar nuevas tecnologías, con la necesidad de ser competitivas a nivel mundial, lo cual se ha denominado manufactura de clase mundial, y en especial, presentar las aplicaciones de CAD/CAM en aquellos sectores tanto en el Metalmecánico, como en los otros sectores manufactureros.

El uso de estos sistemas ahorra tiempo, recursos de producción y costos, con un aumento de la eficiencia y de la exactitud dimensional. Abarcan el diseño gráfico, el manejo de bases de datos para el diseño y la fabricación, control numérico de máquinas herramientas, simulación de procesos y robótica. La evolución del CAD/CAM ha sido debida, en gran parte, a que esta tecnología es fundamental para obtener ciclos de producción más rápidos y productos elaborados de mayor calidad.2

2 PARAMO, Gabriel Jaime. Aplicaciones de los Sistemas CAD/CAM en la Manufactura Moderna.[en linea] En: Revista Universidad EAFIT, vol. 34, nro 110. P 11-25. [Consultado: 7 de Octubre de 2018 Disponible en internet http://publicaciones.eafit.edu.co/index.php/revista-universidad-eafit/article/view/1110

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Cuando un operario se toma más del tiempo que debería realizando su trabajo esto le es favorable a él porque va a cobrar por más tiempo, pero esto no es rentable para la empresa porque debe pagarle de más al operario, teniendo un plan de manufactura se puede lograr disminuir los sobre tiempos que suelen ocurrir.

Cuando la empresa realiza un trabajo tiene un plazo de entrega de la estructura o pieza que se debe de realizar, con la ayuda del plan de manufacturación se desea optimizar los tiempos de entrega y los tiempos de mecanizado para lograr cumplir los trabajos mucho antes del tiempo estipulado.

Después de analizar la situación surge una pregunta la cual es de investigación.

¿Cómo un plan de manufactura puede optimizar los tiempos de mecanizados en Indumetan S.A.S?

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2. JUSTIFICACIÓN

La manufactura asistida por computadora (CAM por sus siglas en ingles) comprende el uso de computadoras para auxiliar en todas las fases de manufactura de un producto, un rasgo importante de CAD/CAM en las operaciones de maquinado es su capacidad para describir la trayectoria de las herramientas, Al estandarizar el desarrollo de los productos y reducir el esfuerzo del diseño pruebas y trabajo de prototipos, CAD/CAM ha hecho posible reducir de modo significativo los costos de manufactura y ha mejorado la productividad.3

En la industria metalúrgica es muy importante cuantificar el tiempo utilizado en cada proceso de manufactura, esto se hace porque el operario que se encarga en la manufacturación cobra por hora de trabajo en el torno o la fresadora, por este motivo es muy importante cuantificar el tiempo del operario para poder tener un conocimiento aproximado de cuanto se le debe pagar al operario.

La innovación que se va a realizar en este proyecto es grande porque en ningún taller industrial se hace este procedimiento para controlar el tiempo y conocer cómo va a quedar la pieza que se va a manufacturar antes de su realización, además de darle al operario un tiempo aproximado de cuanto se debe demorar en la ejecución de su trabajo.

El análisis que se hace de los datos del Mastercam sirve para poder hacer un plan de trabajo con los operarios y poder darles un estimado de tiempo en el cual puedan desarrollar la pieza además de ver cómo va a quedar la pieza que se va a manufacturar antes de su realización.

El estudio de este proyecto se centra en lograr la optimización de tiempos de mecanizado en la empresa indumetan, con la ayuda de Mastercam y también se va llegar una estandarización de las piezas que más se manufacturan en el taller para tener el conocimiento del límite de tiempos.

3 KALPAKJIAN, Serope. y SCHMID, Steven. R. Manufactura, ingeniería y tecnología. 5 ed. Mexico: Pearson educación 2008 p 1203

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3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar un plan de manufactura que permita estandarizar la producción de piezas y reducir los tiempos de mecanizado con el fin de incrementar la productividad.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Estandarizar las piezas de mayor demanda y definir los procesos de manufactura.

Simular mediante sofware los procesos asociados a la producción de las piezas.

Monitorear y controlar los tiempos de los procesos de mecanizado.

Diseñar un plan de manufactura que contenga las operaciones a realizar, los tiempos y las herramientas necesarias para cada una de las piezas.

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4. MARCO TEÓRICO

4.1 PROCESOS DE MANUFACTURA

En indumetan los principales procesos de manufactura que se aplican son el maquinado y la soldadura, el maquinado es la aplicación de procesos de que transforma el aspecto o la geometría de un material en bruto, el proceso incluye el uso de maquinaria la cual puede ser el torno, fresadora, rectificadora, taladro. Estos procesos de maquinado transforma los materiales en artículos de mayor valor pero para lograr la trasformación del material en bruto a uno de mayor valor se requiere de herramientas, energía y mano de obra del operario.

Figura 1. Procesos de manufactura

Fuente: GROOVER, Mikell. Funadamentos de Manufactura moderna. 3 ed. Mexico: Mc Graw Hill 2007

4.2 PROCESO DE TALADRADO

Es una operación de maquinado que se usa por lo general para realizar agujeros sobre una pieza. Esta operación se realiza con una herramienta cilíndrica rotatoria con dos bordes cortantes en el extremo y a esta herramienta se llama broca. El agujero formado por la broca está determinado por el diámetro de la broca. La operación de taladrado se puede realizar en un taladro prensa pero también existen otras máquinas herramientas que pueden hacer está operación, por ejemplo, el fresado y el torneado. En el proceso de taladrado es importante conocer los parámetros de corte como la velocidad de rotación, avance y la remoción de viruta.

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Figura 1 Geometría estándar de una broca helicoidal


4.2.1 Parámetros de corte

Velocidad de rotación: En el proceso de taladrado la velocidad de corte es la velocidad superficial en el diámetro exterior de la broca, para determinar la velocidad deseada de corte en el taladro es importante determinar la velocidad de rotación N que se determina de la siguiente forma:

𝑵 =𝑽

𝝅𝑫 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟏)

Donde v= velocidad de corte en (m/min) y D= diámetro de la broca en (mm) y la unidad de la velocidad de rotación es (rev/min)

Velocidad de avance: se puede calcular con la siguiente ecuación:

𝑭𝒓 = 𝑵𝑭 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟐)

Donde F es el avance en (mm/rev) y Fr es la velocidad de avance en (mm/min)

Tiempo requerido para maquinar un agujero: para calcular el tiempo en el que se realiza un agujero se puede determinar con la siguiente ecuación:

𝑇𝑚 =𝑡 + 𝐴

𝐹𝑟 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟑)

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t es el espesor del trabajo (mm), F𝑟 velocidad de avance (mm/min), A en [mm] es la tolerancia de aproximación que toma en cuenta el ángulo de la broca, y representa la distancia que la broca (θ) debe avanzar dentro del trabajo antes de alcanzar el diámetro completo. La tolerancia está determina por

A = 0.5Dtan(90 −θ

2) (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟒)

Para un agujero ciego la profundidad a la que se la va a taladrar se representa como d en mm el tiempo de maquinado para un agujero ciego está dado por la siguiente ecuación:

𝑇𝑚 =𝑑

𝐹𝑟 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟓)

4.3 PROCESO DE TORNEADO

El torneado es un proceso de maquinado en el cual una herramienta de una sola punta remueve material de la superficie de una pieza de trabajo cilíndrica en rotación la herramienta avanza linealmente y en una dirección paralela al eje de rotación, como se ilustra en las figura4.

4 GROOVER, Mikell. Funadamentos de Manufactura moderna. 3 ed. Mexico: Mc Graw Hill 2007

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Figura 2 Proceso de Torneado


El proceso de torneado se realiza en una maquina llamada torno, la cual suministra la potencia para tornear la pieza a una velocidad de rotación determinada con avance de la herramienta y profundidad de corte especificados. 4.3.1 Parámetros de corte

Velocidad de rotación: La velocidad de rotación en el torneado se relaciona con la velocidad de corte requerida en la superficie cilíndrica de la pieza de trabajo por la ecuación

𝑵 =𝑽

𝝅𝑫𝒐 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟔)

Donde N es la velocidad de rotación, rev/min; v es la velocidad de corte, m/min (ft/min) y Do es diámetro original de la pieza m (ft). Avance: El avance en el torneado se expresa generalmente en mm/rev (in/rev). Este avance se puede convertir a velocidad de avance lineal en mm/min (in/min) mediante la siguiente ecuación:

𝑭𝒓 = 𝑵𝑭 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟕)

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Donde F es el avance en (mm/rev) y Fr es la velocidad de avance en (mm/min)

Tiempo de torneado: para calcular el tiempo para maquinar una pieza de trabajo cilíndrica de un extremo a otro está dado por:

𝑇𝑚 =

𝐿

𝐹𝑟 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟖)

Donde Tm es el tiempo de maquinado en min y L es la longitud de la pieza cilíndrica en mm (in).Un cálculo más directo del tiempo de maquinado lo proporciona la ecuación siguiente:

𝑇𝑚 =𝜋𝐷𝑜𝐿

𝑓𝑣 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟗)

Donde Do es el diámetro del trabajo, mm (in), L es la longitud de la pieza de trabajo, mm (in), f es el avance, mm/rev (in/rev) y v es la velocidad de corte, mm/min (in/min). 4.4 PROCESO DE FRESADO

El fresado es una operación de maquinado en la cual se hace pasar una pieza de trabajo enfrente de una herramienta cilíndrica rotatoria con múltiples bordes o filos cortantes, El eje de rotación de la herramienta cortante es perpendicular a la dirección de avance. La orientación entre el eje de la herramienta y la dirección del avance es la característica que distingue al fresado del taladrado. En el taladrado, la herramienta de corte avanza en dirección paralela a su eje de rotación.

Hay dos tipos de fresado los cuales son el fresado periférico y el fresado frontal los cuales se mostrarán en la siguiente imagen

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Figura 3 Dos tipos de fresado

a) Fresado periférico y b) Fresado frontal


En el proceso de fresado hay dos posibles direcciones las cuales son fresado en concordancia y en contradirección u oposición. El fresado en concordancia se da cuando el sentido del giro de la fresa y el sentido del avance del material concuerdan y el fresado en contra dirección u oposición se da cuando el sentido de giro de la fresa y el avance del material van en contra al sentido de giro de la herramienta, del sentido de la dirección de fresado depende la cantidad de arranque de viruta y la calidad del fresado.

4.4.1 Parámetros de fresado

Velocidad de corte: La velocidad de corte se determina con el diámetro exterior de la fresa. Ésta se puede convertir a la velocidad de rotación del husillo usando la siguiente ecuación:

𝑵 =𝑽

𝝅𝑫 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟏𝟎)

Donde N es la rotación del husillo, rev/min, v es la velocidad de corte, m/min (ft/min) y D es diámetro de la fresa m (ft). Avance: El avance f en fresado se determina por lo general como el avance por diente cortante, llamado carga de viruta, y representa el tamaño de la viruta formada por cada filo de corte.

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𝑭𝒓 = 𝑵𝒏𝒕𝑭 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟏𝟏)

Donde Fr es la velocidad de avance en mm/min (in/min), N es la velocidad del husillo en rev/min, nt es el número de dientes en la fresa y f carga de viruta en mm/diente (in/diente).

Tiempo de fresado: El tiempo requerido para fresar una pieza de trabajo de longitud L debe tomar en cuenta la distancia de aproximación requerida para enganchar completamente la fresa.

𝑇𝑚 =𝐿 + 𝐴

𝐹𝑟 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟏𝟐)

𝐴 = √𝑑(𝐷 − 𝑑) (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟏𝟑)

Donde d es la profundidad de corte, mm (in) y D es el diámetro de la fresa, mm (in). El tiempo para fresar la pieza de trabajo es Tm, teniendo en cuenta que así se calcula el tiempo para una operación de fresado de una plancha.

Para el fresado frontal se acostumbra dejar para la aproximación la distancia A más una distancia O, de recorrido adicional. teniendo en cuenta que la distancia A y O son iguales a la mitad del diámetro de la herramienta de corte.

𝐴 = 𝑂 =𝐷

2 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟏𝟒)

Donde D es el diámetro de la fresa. W es el ancho del corte el cual se puede dar en mm o in.

𝐴 = 𝑂 = √𝑤(𝐷 − 𝑤) (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟏𝟓)

𝑇𝑚 =𝐿 + 2𝐴

𝐹𝑟 (𝒆𝒄. 𝟒. 𝟏𝟔)

Con Tm se calcula el tiempo de fresado frontal.

4.5 DISEÑO CAD/CAM

El diseño asistido por ordenador empezó aplicándose ya en los años 60 fundamentalmente como sistema sustituto de los tableros de dibujo, permitiendo ganancias de tiempo en la generación de planos. CAD/CAM, proceso en el cual se utilizan las computadoras para mejorar la fabricación, desarrollo y diseño de los

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productos. Estos pueden fabricarse más rápido, con mayor precisión o a menor precio, con la aplicación adecuada de tecnología informática5.

Definición CAD. Básicamente existen dos significados que se le pueden dar a las abreviaturas CAD como Diseño Asistido por computadora o Dibujo asistido por computadora.

CAD cuya sigla en inglés significa Computer Aided Desing básicamente es el conjunto de aplicaciones informáticas que permite al ingeniero u otros profesionales de diseño “definir”’ un producto a fabricar, este conjunto de aplicaciones informáticas permiten al profesionista versatilidad del desarrollo y pruebas del producto.6

Las formas de representación de un diseño asistido por computadora son básicamente de dos maneras: en dos dimensiones (2D) y tres dimensiones (3D). Las formas de representación de un CAD 2D son básicamente para planos donde la información se representa de manera bidimensional.

En cambio, el modelado geométrico en (3D) da la información analítica de la volumetría del objeto o producto, incluyendo relaciones geometrías, algebraicas y restricciones que el usuario puede definir. Estas representaciones volumétricas pueden partir de modelos

5 DEL CAÑO, Alfredo. Diseño, ingeniería, fabricación y ejecución asistidos por ordenador en la construcción: evolución y desafíos a futuro. Informes de la Construcción. [en linea]: En: informesdelaconstruccion.revistas Enero-Marzo,2007, vol. No.59, [Consultado: 5 de Octubre de 2018] Disponible en internet http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es/index.php/informesdelaconstruccion/article/view/500/574 .

6 PARAMO, Gabriel Jaime. Aplicaciones de los Sistemas CAD/CAM en la Manufactura Moderna. [en linea] En: Revista Universidad EAFIT, vol. 34, nro 110. P 11-25. [Consultado: 5 de Octubre de 2018] Disponible Disponible en internet http://publicaciones.eafit.edu.co/index.php/revista-universidad-eafit/article/view/1110

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por medio de alambres generados de superficies cerrados o extrusiones de sólidos. Los modelos pueden ser creados automática o manualmente.

La mayoría de los paquetes de diseño mecánico integra con herramientas de cálculo rápido de las partes dibujadas para la obtención de centros de gravedad, momentos de inercia, masa y propiedades físicas muy útiles en los procesos de cálculo y diseño ingenieril.

La recomendación es que antes de hacer uso de cualquier paquete de CAD se parte de un boceto a mano que ayude a centrar la idea general del concepto que se desea del producto, tomar y calcular el mayor número de medidas posible. 5

El Análisis de diseño es otro punto importante que puede manejar de manera automática los atributos que se encuentran incluidos en el sistema de CAD/CAM. Esto es favorable ya que para las diferentes aplicaciones que incluye el diseño mecánico.

El Incremento de la productividad de diseño: con el uso de algunos comandos dentro de un paquete de CAD, se puede elaborar automáticamente las vistas de un diseño. Presionando otra tecla obtenemos la rotación del dibujo de una posición a otra, y de igual forma si se teclean otros comandos como copiar, mover, borrar, estirar, etc, se modifica rápidamente el diseño, representando con esto un potencial que pudiera considerarse ilimitado4.

La definición de CAM. Las siglas CAM se pueden definir como el uso de sistemas informáticos para la planeación, gestión y control de las operaciones de una planta de fabricación mediante una interfaz entre el sistema informático y los recursos de producción

Cuando los sistemas CAD se conectan a equipos de fabricación también controlados por control numérico, conforman un sistema integrado CAD/CAM (CAM, siglas en inglés, Computer Aided Manufacting).

La manufactura asistida por computadora ofrece significativas ventajas con respecto a los métodos tradicionales de control para los equipos de fabricación. Por lo general los equipos CAM con llevan la eliminación de los posibles errores del operario y la reducción de los costos de mano de obra que en comparación con las maquinas convencionales pueden mejorar la calidad del producto.

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4.5.1 Ventajas del Uso de CAD/CAM.

Una gran ventaja de los sistemas CAD/CAM es combinar el diseño y la fabricación que permite la transferencia de información desde la fase de diseño hasta la fase de fabricación del elemento, sin la necesidad de obtener en todo momento los datos geométricos del producto.

El uso de estas herramientas permite reducir costes, acortar tiempos y aumentar la calidad de los productos fabricados. Estos son los tres factores críticos que determinan el éxito comercial de un producto en la situación social actual en la que la competencia es cada vez mayor y el mercado demanda productos de mayor calidad y menor tiempo de vida.

Las demás ventajas de ambos sistemas se pueden mencionar como sigue:

Producción de dibujos de forma más rápida.

Mayor precisión y calidad en los dibujos.

Mayor limpieza en los planos de fabricación

Facilidad en la corrección de diseños

Análisis y cálculos de diseños más rápido

Especificaciones del cliente

Optimización de diseños

Menores requisitos de desarrollo

Mayor rango de diseño.

Animaciones y simulaciones que permiten visualizar mejor los resultados.

Integración de diseño con otras disciplinas.

La facilidad de realizar visualizaciones del producto.

La transferencia de base de datos de forma directa del sistema CAD al CAM.

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Acotamiento en tiempo y desarrollo, planificación y fabricación de los productos.

Reducción de tiempos muertos.

Reducción de costos en proceso de producción.

Fabricación de prototipos rápidos.

Generación y simulación de códigos de control numérico.

Traducción de formatos neutros.

Los equipos de CAM se basan en una serie de códigos numéricos para controlar las tareas de fabricación. El control numérico de las herramientas para la fabricación de un producto se logra al descubrir las operaciones que debe realizar dicha máquina. El plan es entonces ejecutado en un ambiente de producción, como control numérico directo

(DNC), administración de herramientas, maquinado CNC, o ejecución de CCM, para la preparación de modelos, programación NC, programación de la inspección de la máquina. 5

La fabricación asistida por ordenador ofrece significativas ventajas con respecto a los métodos más tradicionales de controlar equipos de fabricación con ordenadores en lugar de operadores humanos. Por lo general, los equipos CAM conllevan la eliminación de los errores del operador y la reducción de los costos de mano de obra. Sin embargo, la precisión constante y el uso óptimo previsto del equipo representan ventajas aún mayores. Se diseñan partes geométricas (CAD) para producir en ellas trayectorias de herramientas (CAM) y con ellas generar un código CNC para fabricar piezas en una máquina controlada por una computadora4.

Para realizar el plan de manufactura en Indumetan S.A.S será necesario determinar varias variables una de estas variables es el material el cual se va a manufacturar, la velocidad de corte, el avance, las revoluciones por minuto, el número de pasadas de estas variables dependen las condiciones de corte para cada herramienta. En el siguiente paso se determinan las dimensiones del material teniendo en cuenta la referencia comercial del material y las limitaciones de manufactura presente en la máquina.

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Tabla 1 CODIGOS G

Código G Grupo Función

A B C G00 G00 G00

01

Posicionamiento (Avance rápido) G01 G01 G01 Interpolación lineal (Avance para mecanizado) G02 G02 G02 Interpolación circular horaria G03 G03 G03 Interpolación circular antihoraria G04 G04 G04 00 Temporización G20 G20 G70 06 Unidades de trabajo en pulgadas G21 G21 Unidades de trabajo en milímetros G22 G22 Función comprobación límite de recorrido memorizado, activar

G23

G23 Función comprobación límite de recorrido memorizado,

desactivar G27 G27

Comprobación de vuelta al punto de referencia

G28 G28 Vuelta al punto de referencia G30 G30 Vuelta al los puntos de referencia segundo, tercero y cuarto G31 G31 Función de salto G32 G33 Tallado de rosca con paso variable G34 G34 G34 Tallado de rosca con paso variable G36 G36 G36 G71

G22

G37 G37 G37

09 G40 G40 G40

G23 G27 G28

G41 G41 G41 Compensación del radio de la herramienta a la Izquierda

G42 G42 G42 Compensación del radio de la herramienta a la derecha

G50 G92 G92 G30 G31 G33

G52 G52 G52 Definición del sistema local de coordenadas G53 G53 G53 01 G54 G54 G54

14

Selección del sistema 1 de coordenadas de pieza G55 G55 G55 Selección del sistema 2 de coordenadas de pieza G56 G56 G56 Selección del sistema 3 de coordenadas de pieza G57 G57 G57 Selección del sistema 4 de coordenadas de pieza G58 G58 G58 Selección del sistema 5 de coordenadas de pieza

32

Tabla 1 (Continuación)

G59 G59 G59

Selección del sistema 6 de coordenadas de pieza

G70 G70 G72

00

Ciclo de acabado G71 G71 G73 Ciclo de desbaste torneado G72 G72 G74 Ciclo de desbaste refrentado G73 G73 G75 Repetición patrón G74 G74 G76 Ciclo de taladrado profundo G75 G75 G77 Taladrado de diámetro exterior/diámetro interior G76 G76 G78 Ciclo de rosca múltiple G90 G77 G20

01 Ciclo de mecanizado de diámetro exterior/diámetro interior

G92 G78 G21 Ciclo de roscado G94 G79 G24 Ciclo de torneado en cara final G96 G96 G96 02 Activa el control de velocidad de corte constante G97 G97 G97 Desactiva el control de velocidad de corte constante G98 G94 G94

05 Avance por minuto

G99 G95 G95 Avance por revolución ─ G90 G90 03 Programación absoluta ─ G91 G91 Programación incremental ─ G98 G98 11 Retorno a nivel inicial ─ G99 G98 Retorno a nivel punto R

Codigos “M”

Los códigos M, son instrucciones cuyo fin es llevar a cabo la realización de una acción sobre la fresa o torno CNC

M00 : Parada Programada M01 : Para Opcional – Válida con la tecla “OPT STOP” activada

M02 : Fin de programa. (Sin retorno al principio) M03 : Encendido de Husillo en sentido horario

M04 : Encendido de Husillo en sentido anti-horario. M05 : Apagado de Husillo.

M08 : Encender Bomba de Refrigerante M09 : Apagar Bomba de Refrigerante.

M10 : Extender Bandeja recogedora de piezas M11 : Retraer Bandeja recogedora de piezas

33

M17 : Bloqueo de maquina activo M18 : Bloqueo de maquina desactivo M19 : Orientación del Husillo Principal

M24 : Funcionamiento del Extractor de Virutas M25 : Parada del Extractor de Virutas

M30 : Fin de programa (Con retorno a inicio) M33 : Encendido de husillo sentido horario herramienta

M34 : Encendido de husillo sentido antihorario herramienta

M35 : Parada de husillo herramienta motorizada M46 : Soltar agarre de contrapunta y extender barra de

M47 : Sujetar agarre de contrapunta y retraer barra de arrastre M78 : Avance de caña de contrapunta

M79 : Retracción de caña de contrapunta

M98 : Llamada de Subprograma M99 : Fin de Subprograma

El ingeniero mecánico debe tener en cuenta que el objetivo principal de los sistemas CAD/CAM es la manufactura de la pieza la cual en nuestro caso fue diseñada con la ayuda del software solidworks, es muy importante el diseño que se realizó en solidworks ya que este tiene que quedar preciso debido a que muchas piezas de las que se manufacturan son precisas, también es importante la programación que se haga en CAM ya que dependiendo de cómo se programe así mismos se optimizara el tiempo de mecanizado para la pieza diseñada, el software que se va a usar para este proyecto es el Mastercam.

Áreas de aplicación para el CAD/CAM. Las herramientas CAD/CAM han tenido un auge espectacular, extendiéndose su uso prácticamente en todas las áreas industriales.

Ingeniería Mecánica. Ingeniería Automotriz. Ingeniería Industrial. Artística Medicina Ingeniería Eléctrica y electrónica Ingeniería Aeroespacial. Diseño artístico. Ingeniería Naval

34

Arquitectura.

El diseño y la fabricación asistidos por ordenador han alcanzado actualmente un gran nivel de desarrollo e implantación y se han convertido en una necesidad esencial para la que las empresas alcancen puestos mal altos dentro de un mercado cada vez más competitivo que día a día presenta nuevos avances y necesidades para mejorar un producto, mejorar un proceso o una línea de producción que abarca grandes lotes en una población mundial. 5

Control numérico computacional CNC

El control numérico o control decimal numérico (CN) es un sistema de automatización de máquinas herramientas que son operadas mediante comandos programados en un medio de almacenamiento, en comparación con el mando manual mediante de volantes y palancas.

El control numérico computarizado (CNC) ha ampliado exponencialmente las aplicaciones de las máquinas industriales mediante la automatización programable de la producción y el logro de movimientos imposibles de efectuar manualmente, como círculos, líneas diagonales y otras figuras más complicadas que posibilitan la fabricación de piezas con perfiles sumamente complejos.

Figura 4 Centro de mecanizado CNC

Fuente: Fresadora CNC Vertical, Heller - Especialistas en maquinaria industrial, Elche, [en línea] España hellermaquinaria. [Consultado: 17 de 9 de 2018]. Disponible en Internet: https://www.hellermaquinaria.com/catalogo/fresadora-vertical-cnc-follow-mc1050,

35

Esto también se traduce en la optimización de muchas variables esenciales de todo proceso de manufactura: productividad, precisión, seguridad, rapidez, repetitividad, flexibilidad y reducción de desechos. 5

4.6 FRESADORA CNC

Las fresadoras modernas con Control Numérico son muy similares a las convencionales y poseen las mismas partes móviles, la bancada, el husillo, carros de desplazamiento longitudinal y transversal. En estas máquinas herramientas ya no se encuentra ni manivelas, ni palancas de accionamiento para el mecanismo, por el contrario tenemos un panel de control y un caja eléctrica donde se encuentran todos los dispositivos electrónicos que controlan el funcionamiento de los distintos motores de desplazamiento.

4.6.1 Como funciona una fresadora CNC

¿Cómo funciona una fresadora CNC? En las maquinas convencionales podemos encontrar el desplazamiento lineal de la herramienta de corte a través de sus ejes principales:

Figura 5 Desplazamientos de ejes principales

Fuente: ROSSI, Mario, MAQUINAS Y HERRAMIENTAS, ed 3. España. Dossant 2013

36

Eje X: horizontal y paralelo a la superficie de sujeción de la pieza. Se asocia con el movimiento en el plano horizontal longitudinal de la mesa de fresado.

Eje Y: forma un triedro de sentido directo con los ejes X y Z. Se asocia con el movimiento en el plano horizontal transversal de la mesa de fresado y si el movimiento es automático puede generar operaciones con juntas con los demás ejes.

Eje Z: donde va montada la fresa, es el que posee la potencia de corte y puede adoptar distintas posiciones según las posibilidades del cabezal. Se asocia con el desplazamiento vertical del cabezal de la máquina.

Una fresadora CNC controla su movimiento a través de datos numéricos que se generan por la utilización de paquetes CAD-CAM.

CAD realiza el diseño del elemento o pieza a construir y el CAM calcula los desplazamientos generando códigos G, M, S, T, F que por medio de un software basado en un lenguaje de programación, ejecuta las diferentes órdenes desplazamientos de la máquina y funciones como velocidad de avance, cambio de herramientas, velocidades del husillo.

Las fresadoras CNC están adaptadas especialmente para el fresado de perfiles, cavidades, contornos de superficies y operaciones de tallado de dados, en las que se deben controlar simultáneamente dos, tres o varios ejes.

4.6.2 Puntos de referencia

4.6.2.1 Cero de máquina. El Cero de máquina también se llama el punto de origen de la máquina, se trata de un punto fijo de la máquina, es fijado por el fabricante como el origen del sistema de coordenadas de la máquina. Se controla la posición según este punto. Cuando se enciende la máquina, no se sabe dónde está el presente punto es por eso se configuración para nuestro de mecanizado un cero que se establece al inicio o fin del recorrido de la mesa.

Después de desplazarse hasta el Punto de Referencia, se define la posición del Cero de máquina, tomando “coordenadas del punto de referencia de máquina” para cambiar el punto de referencia máquina del punto referencia control.

37

Si la posición del punto de referencia y los parámetros no se cambian, el cero de máquina permanece en su lugar. Si “el punto de referencia tiene el parámetro 0”, la maquina retorna el punto de referencia o a la configuración que se implanto durante la verificación de los parámetros iniciales de cada máquina.

Cuando utilizamos un punto de referencia, indicamos a la maquina mediantes los decalajes que posición inicial debe tener la mesa para el mecanizado del soporte, especificando velocidades y avances, además de los parámetros de las herramientas como el material y la forma.

Cuando llamamos a home la bancada de nuestro centro de mecanizado CNC se establece en este punto de inicio que vamos a configurar para la fabricación.

4.6.2.2 Cero Pieza. El sistema de coordenadas de pieza sólo se utiliza en la programación, los técnicos optan por un punto conocido de pieza como el origen (o lo llaman Origen de Programa), construyendo el sistema de coordenadas de pieza cuyas ejes están paralelos a los de la máquina. El sistema de coordenadas de pieza se funcionará hasta que otro nuevo lo sustituya.

Aunque el control de posición de CNC depende del sistema de coordenadas de mecanizado, se realiza las operaciones y programación en el sistema de coordenadas de pieza. Es que utilizando este sistema, el programa no se cambia y depende de la posición colocada de la pieza.

4.6.2.3 Punto de Referencia. Es un punto de la máquina fijado por el fabricante sobre el que se realiza la sincronización del sistema. El control se posiciona sobre este punto, en lugar de desplazarse hasta el origen de la máquina, tomando entonces, las cotas de referencia que están definidas mediante el parámetro de máquina de los ejes. y programación en el sistema de coordenadas de pieza. Es que utilizando este sistema, el programa no se cambia y depende de la posición colocada de la pieza.7

7 PARAMO, Gabriel Jaime. Aplicaciones de los Sistemas CAD/CAM en la Manufactura Moderna. [En linea]:En: Revista Universidad EAFIT, vol. 34, nro 110. P 11-25. Recuperado a partir de http://publicaciones.eafit.edu.co/index.php/revista-universidad-eafit/article/view/1110

38

5. APORTES Y ACTIVIDADES REALIZADAS EN LA PASANTIA

5.1 GUÍA DE MANUFACTURA

La guía de manufactura o plan de manufactura tiene como objetivo principal planear adecuadamente el trabajo de mecanizado que se va a realizar, seleccionando los procesos necesarios (torneado, fresado, taladrado, etc.) y las operaciones requeridas (refrentado, cilindrado, roscado, planeado, etc.) para la obtención de la pieza solicitada en un plano de ingeniería. Un dato muy importante que se obtiene en la guía de manufactura, también llamada hoja de proceso, es el tiempo total de fabricación aproximado de la pieza, con el cual se puede determinar el costo de producción y la rentabilidad que se obtiene al producir dicha pieza. Para calcular la rentabilidad se tuvo en cuenta la siguiente ecuación.

𝑅 = (𝑃 − 𝐶

𝑃) ∗ 100

Donde R es el valor de la rentabilidad, P es el precio al que se contrató el trabajo a realizar, C es el costo de producción de la pieza o montaje que se está realizando.

La guía de manufactura es una buena opción a tener en cuenta en las empresas que trabajan en el área metalmecánica, ya que provee datos importantes tanto a los operarios como a la parte administrativa de la empresa, porque permite conocer cada operación requerida para fabricar una determinada pieza, además en los casos de montajes que no solo incluyen procesos de torneado, fresado o taladrado, se especifican otros parámetros como soldadura por ejemplo, necesarios para lograr una buena calidad de los trabajos realizados y que cumplan con los requerimientos de los clientes.

Conociendo los tiempos que se involucran en cada fase de la hoja de procesos en la guía de manufactura, se debe sumar los tiempos muertos al tiempo total en cada fase. los tiempos muertos no se tienen en cuenta pero es una variable muy importante la cual se debe de tener en cuenta a la hora que se está realizando la hoja de procesos, los causantes directos de estos tiempos muertos son los operarios a la hora de cambiar de herramienta o cuando no tiene la herramienta necesaria para realizar un determinado proceso, otro causante de tiempos muertos es el montaje de una pieza en el torno o la fresadora, otra variable que involucra los tiempos muertos es el alistamiento de la herramienta para poder realizar la operación. A causa de estas acciones que realiza el operario surgen los tiempos

39

muertos esta es una variable importante a tener en cuenta para poder tener un tiempo de manufactura similar al tiempo real que se va a demorar el operario en realizar la pieza.

Para lograr un mecanizado eficiente es importante tener esta guía de manufactura, ya que brinda a los operarios parámetros de corte óptimos, para que puedan aplicarlos a la hora de realizar un trabajo. Para la adecuada selección de los parámetros de corte se tuvo en cuenta el material de la herramienta con la que trabajan, esto es muy importante porque si se usa una herramienta de acero rápido los parámetros de corte son distintos a los de una herramienta de tungsteno (son mayores en las de tungsteno). Además del tipo de material de la herramienta también es necesario conocer el material que se va a mecanizar y la profundidad de corte, porque así mismo varían los parámetros de corte.

Es importante tener en cuenta que antes de iniciar a operar una maquina CNC se tengan todas las hojas de proceso completa estas incluyen las secuencias, herramientas a utilizar durante el proceso, posición en el magazín o torreta, parámetros de corte, el número de programa y tiempos estimados de fabricación, retroalimentación de la ejecución de los programas cnc, planos de la pieza a realizar y un análisis previo en el software Mastercam para verificar que la maquina no va a colisionar durante la ejecución del trabajo a realizar, todos estos documentos deben estar presentes antes que se inicie el trabajo ya que si no los tengo o uno de estos hace falta, generara un retraso en el desarrollo de la actividad debido a estos Inconvenientes se incrementaran los tiempos muertos en el desarrollo del producto.

5.1.1 Ventajas de la guia de manufactura

Las ventajas que se obtienen al aplicar esta guía de manufactura en la empresa son:

Se logra conocer detalladamente el proceso por el cual debe de pasar la pieza durante su proceso de mecanizado hasta llegar a su final y que tanto el operario como los administrativos, conozcan en detalle las operaciones que se van a realizar para cada pieza.

Se determina el tiempo de manufactura para cada pieza y con el costo del material en bruto, se puede conocer el costo de producción de cada pieza a manufacturar, antes de que se realice.

40

El operario va a encontrar los parámetros de corte para lograr un mecanizado eficaz.

Se tendrá una mejor organización en la empresa ya que el operario va a estar al tanto de todos los útiles que va a requerir a la hora de mecanizar una pieza, así como el tiempo aproximado que dispone en cada operación que vaya a realizar.

El diagrama de Gantt se realiza antes de comenzar a manufacturar la pieza. Con la ayuda del diagrama de Gantt se puede ver el porcentaje de avance o atraso que se lleva, en el caso de que haya un atraso poder saber en cual actividad se generó el atraso y el motivo por el cual se dio.

Se establece un tiempo muerto estándar para cada máquina. El tiempo muerto estándar para el torno, taladrado y piezas sencillas en la fresadora que no requieran de un montaje especial es de 15 a 20 minutos dependiendo de la complejidad en el montaje y para las piezas que requieran de un montaje especial en la fresadora, el tiempo muerto estándar es de 30 minutos

5.1.2 Comparacion De Tiempos Teoricos VS Tiempo Mastercam

La guía de manufactura que se realizó no sólo se hizo con el objetivo de dar información al operario y a los administrativos de la empresa, acerca de la pieza que se va a manufacturar, sino que también tiene como objetivo determinar el tiempo que se requiere para maquinar dicha pieza. Estos tiempos se calcularon con la ayuda de Solidworks para diseñar la pieza y el Mastercam para simular el proceso de manufactura. Además de calcular los tiempos con el Mastercam, también se calcularon los tiempos teóricos con las ecuaciones para cada proceso, descritas en el marco teórico, y se compararon con los tiempos obtenidos del Mastercam los cuales dieron valores similares.

Para calcular los tiempos teóricos se usaron las siguientes ecuaciones teniendo en cuenta que esta pieza la Figura 7, se realizó una parte en fresadora y otra parte en el torno, la parte que se hace en torno es el diámetro externo e interno.

41

Figura 6. Plano Pieza Comparada CAM vs teórico.

Proceso de torneado, cilindrado externo N=990 RPM, F=0.27 mm/rev

𝑁 =𝑉

𝜋𝐷𝑜 , 𝑉 = 𝜋𝐷𝑜𝑁 , 𝑉 = 𝜋(180)(990)

𝑉 = 560 𝑚/𝑚𝑖𝑛

𝐹𝑟 = 𝑁𝐹 = (990)(0.27) = 267 𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑚 =𝐿

𝐹𝑟=

65.7

267= 22.38 𝑠𝑒𝑔

Este tiempo hallado es el tiempo por pasada, teniendo en cuenta que el material es de sección cuadrada. La longitud a mecanizar para definir el diámetro externo a la medida de 114.3 mm es de 65.7 mm y se realizaron aproximadamente 60 pasadas, el tiempo total es esta operación fue de 23 minutos.

42

Cilindrado interior N=370 RPM, F=0.27 mm/rev broca de 35 mm

𝑁 =𝑉

𝜋𝐷𝑜 , 𝑉 = 𝜋𝐷𝑜𝑁 , 𝑉 = 𝜋(76.2)(370)

𝑉 = 89 𝑚/𝑚𝑖𝑛

𝐹𝑟 = 𝑁𝐹 = (89)(0.27) = 100 𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑚 =𝐿

𝐹𝑟=

30

100 = 18.02 𝑆𝑒𝑔

Este tiempo hallado es el tiempo por pasada en cada corte, que el operario comenzó con 1 mm de profundidad hasta llegar a 2 mm, la longitud a mecanizar para definir el diámetro interno a la medida de 76.2 mm y se realizaron aproximadamente 65 pasadas, el tiempo total en esta operación fue de 20 minutos.

Proceso de fresado

𝑁 =𝑉

𝜋𝐷 , 𝑉 = 𝜋𝐷𝑁 , 𝑉 = 𝜋(10)(447)


𝐹𝑟 = 𝑁𝐹 = (14)(0.27) = 121𝑚𝑚

𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑚 =𝐿

𝐹𝑟 =

180

121= 1.3 𝑀𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠

El tiempo total en esta operación es 80 minutos. Este tiempo es extenso, ya que se debe hacer esta operación por los cuatro lados y definir la pieza a la medida exacta conforme a la medida del plano que se mostró en la Figura 7. Esta operación es la más importante para la fabricación de esta pieza ya que aquí se define bien la parte del cilindro externo en la pieza y la parte plana.

Proceso de perforado con broca de 19 mm

43

𝑁 =𝑉

𝜋𝐷 , 𝑉 = 𝜋𝐷𝑁 , 𝑉 = 𝜋(19)(350)


𝐹𝑟 = 𝑁𝐹 = (350)(0.27) = 95 𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑚 =𝑑

𝐹𝑟=

19

95= 4.1 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠

El tiempo total en esta operación fue de 16 .4 segundos para la realización de las 4 perforaciones de 19 mm.

Proceso de perforado con broca de 3/8”

𝑁 =𝑉

𝜋𝐷 , 𝑉 = 𝜋𝐷𝑁 , 𝑉 = 𝜋(9.53)(800)


𝐹𝑟 = 𝑁𝐹 = (800)(0.27) = 216 𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑚 =𝑑

𝐹𝑟=

9.53

216= 1.75 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠

El tiempo total en esta operación para realizar las cuatro perforaciones fue de 7 segundos. Se debe incluir los tiempos muertos al tiempo total, esto incluye el montaje y desmontaje de pieza y cambios de herramienta. Se tiene estimado un total de 30 minutos en tiempos muertos para esta pieza debido a que la pieza se tiene que montar al torno y a la fresadora. El tiempo total teórico para la fabricación de esta pieza fue de 2 horas y 56 minutos. En las comparaciones realizadas se vio que el tiempo de manufactura es menor cuando se usa la tecnología CNC simulando el proceso mediante el uso de MasterCam. Estos tiempos de mecanizado son mucho menores que los tiempos calculados para el proceso de fresado ya que en el centro de mecanizado se puede hacer esta pieza sin necesidad de llevarla al torno

44

Esta prueba se realizó para una parte de un prensa estopa, con un proceso de fresado y torneado, en la Figura 8, podemos apreciar el tiempo que suministró la simulación que se realizó en Mastercam.

Figura 8. Pieza simulada en Mastercam

Para esta pieza el tiempo de mecanizado total es de 59 minutos, este es el tiempo de fabricación en el centro de mecanizado mediante la programación CNC realizada con la ayuda de Mastercam, mientras que el tiempo de fabricación en una fresadora y torno convencional es de aproximadamente 3 horas, con la ayuda de un operario se obtiene un tiempo mayor al que se demoró en el centro de mecanizado o fresadora CNC.

Analizando estos datos obtenidos se observa que el tiempo de mecanizado obtenido teóricamente para el proceso de fresado y torneado convencional, es mayor que el tiempo obtenido mediante la simulación de Mastercam, esto se debe a los parámetros usados en Mastercam son mayores que los que se usan en la fresadora convencional. Otro motivo para que haya esta diferencia de tiempo es la herramienta de corte usada por el centro de mecanizado, éstas son de carburo de tungsteno y el material de las herramientas de corte usadas en la fresadora convencional en la empresa son de aceros rápidos por este motivo hay una gran diferencia de tiempo, haciendo esto se logró optimizar el tiempo de mecanizado en 30 minutos solo para esta pieza y teniendo en cuenta que se requerían manufacturar 4 piezas más, se logró una optimización de 2 horas del tiempo de manufactura total para esta pieza. En términos de costos, teniendo en cuenta que el valor de la hora

45

de fresadora en la empresa es de $40.000 se logró una reducción total $80.000 en el costo de producción de este conjunto de piezas, lo cual incrementa la rentabilidad del trabajo realizado y la empresa va a tener mayores ganancias.

5.1.3 Componentes De La Guia De Manufactura

La guía de manufactura está diseñada para brindar información importante para tener en cuenta a la hora de manufacturar una pieza y la realización de los montajes que se realizan en la empresa INDUMETAN SAS. La guía de manufactura está compuesta de siete ítems que se describen a continuación:

• Recibido: El recibido es una hoja de la empresa que contiene datos como el nombre de la empresa con la que se contrata, la descripción y el tiempo que se debe entregar hace firmar cuando se ha llegado a un acuerdo comercial con alguno de los clientes para la realización del trabajo y establecer la fecha de inicio y de entrega, la empresa no dejo publicar esto ya que contiene datos confidenciales de los clientes.

• Planos de la pieza a manufacturar: Los planos los suministra la empresa con la que se contrató y cuando no se disponen de los planos, se hacen con la ayuda del software Solidworks, esto es de gran importancia porque se hace para que el operario conozca la pieza, sus dimensiones y todas las especificaciones adicionales de fabricación. Además con ayuda de los planos se logra reducir el tiempo de fabricación, en cuanto a los tiempos muertos, ya que el operario no tiene que medir la muestra física para que la pieza que se está fabricando quede exacta. A continuación se muestra en la Figura 9 un plano suministrado por la empresa.

46

Figura 7. Plano eje titán acero inoxidable.

• Hoja de procesos: La hoja de procesos especifica las operaciones que se van a realizar para maquinar la pieza descrita en los planos, proveer los parámetros de corte, el material con el que se va a trabajar y las herramientas que serán necesarias en cada fase, en cada operación y el tiempo total de manufactura. En la Figura 10 se puede observar la hoja de proceso diseñada para la pieza de la Figura 9.

47

Figura 8. Hoja de procesos.

5

5

16

15roscado

se va a realizar un roscado para una tuerca KM17 la

cual equivale a una rosca M85 con un paso de 2mm

Herramienta para relaizar

roscado Plano de la pieza59 90 0.20

roscado se va a realizar un roscado para una tuerca KM20 la

cual equivale a una rosca M100 con un paso de 2mm

Herramienta para relaizar

roscado Plano de la pieza59 90 0.20

14chaflanado

se va a hacer un chafaln de 3.3 mm a 45 grados se

hace en dos partes de la pieza mirar el plano para

referenciarse

Herramienta para chaflanar

Plano82 125 0.25 2

13se va a realizar un chaflan de 1mm a 15 grados


Plano82 125 0.25 2chaflanado

0.25 2

12chaflanado

se va a hacer un chafaln de 1.5 mm a 45 grados se

hace en dos partes de la pieza mirar el plano para

referenciarse


Plano82 125 0.25

11chaflanado

se va a hacer un chafaln de 9.6 mm a 20 grados mirar

el plano para referenciarse


Plano82 125

2

10chaflanado

se va a hacer un chafaln de 3.3 mm a 45 grados mirar

el plano para referenciarse


Plano82 125 0.25 2

9

cilindrado

Acabado

se va a cilindra a ø=79.38 mm teniendo encuenta que

se va a dar un acabado a la pieza y que se parte desde

el ultimo punto en donde se quedo, Mirar el plano

para ver longitu de corte, Se hacen 7 pasadas con

profundidad de corte de 3.61 mm

Herramienta para cilindrar

Pie de rey

Micrometro

Plano

158 240 0.20 25.31 23.1

0.20 22.52 3

8

cilindrado

Acabado



el ultimo punto en donde se quedo, Mirar el plano.

Se hacen 7 pasadas con profundidad de corte de 3.56

mm


Pie de rey

Micrometro

Plano

158 240 0.20

7

cilindrado

Acabado

se va a cilindra a ø=84.836 mm teniendo encuenta

que se va a dar un acabado a la pieza y que se parte

desde el ultimo punto en donde se quedo, Mirar el

plano. Se hacen 6 pasadas con profundidad de corte

de 3.76 mm


Pie de rey

Micrometro

Plano

158 240

24.97 9.1

6

cilindrado

Acabado





de 3.74 mm


Pie de rey

Micrometro

Plano

158 240 0.20 22.48 6

5

cilindrado

Acabado



el ultimo punto en donde se quedo, Mirar el plano.

Se hacen 5 pasadas con profundidad de corte de 3.47

mm


Pie de rey

Micrometro

Plano158 240 0.20 17.35 27

4

cilindrado

Acabado





de 3.7 mm


Pie de rey

Micrometro

Plano158 240 0.20 14.83 6

3

cilindrado

Acabado


que se va a dar un acabado a la pieza


Pie de rey

Micrometro

158 240 0.20 2.95 1

1

2

cilindrado

Desbaste

se va a cilindra a ø=130mm a una longitud de

736.5mm se tiene encuenta que se hacen 13 pasadas


Pie de rey

Micrometro

82

se va refrentar la cara frontal a una longitud de 796.1Herramienta para refrentar

Flexometro1Refrentado 82 125 0.25 3.9

125 0.25 40 303.42

Fase

Nombre de pieza

Eje Centrifuga Titan 4A y9A

Observaciones:

Material Sae 4140 con tratamiento termico de templado y revenido,tener presente las tuercas y arandelas presentes las cuales se especificaron en el plano y los

rodamientos que lleva.

P

mm

Tiempo

(min)

Practica de Torno

Hoja No 002

Tiempo estimado

6.7 horas

Autor

David F Popo T

operación Descripcion Utiles y Herramientas VC

m/mi

N

RPM

a

mm/re

parametros de corte

Material

SAE 4140

Dimensiones en bruto

ø=210

Hoja de Proceso

48

• Orden de trabajo e informe de producción: En esta orden se especifica la fecha de inicio del trabajo y la fecha que se estipuló entregar el trabajo al cliente, las condiciones especiales del trabajo si llega a presentar alguna, el operario encargado del trabajo, se especifica si hay alguna parada programada y se reporta el control de calidad de la pieza que se manufacturó. En caso de presentarse una devolución por garantía se especifica aquí. El formato diseñado se muestra en la Figura 11.

Figura 9. Orden de trabajo e informe de producción

• Diagrama de Gantt: En el diagrama de Gantt se especifica cada actividad requerida para la realización de un montaje o una pieza, en función del tiempo en días, muestra la distribución de cada actividad teniendo en cuenta una fecha de inicio y final e igualmente el tiempo total en días requerido para la ejecución del trabajo, esto nos permite seguir el curso de cada actividad y poder ver el porcentaje

Fecha orden de trabajo: 1 10 18 Fecha de entrega al cliente: 12 10 18

Cantidad: 3

SI Codigo del Plano: Sede:

HI HF HI HF HI HF HI HF

07:00 17:00 07:00 17:00

Estado: L ____ R ____ Oper: __DM___ Estado: L ____ R ____ Oper: WL Estado: L ____ R ____ Oper: _____ Estado: L ____ R ____ Oper: _____

HI HF HI HF HI HF HI HF

Forma de embalaje: SI Carton Sin empaque SI NO

La pieza cumple con las medidas del plano ? SI Estado: Liberado SI Rechazado Quien verifica: DAVID FERNANDO POPO TOBAR

En el caso de PRODUCTO NO CONFORME reportar que se hizo e IDENTIFICARLO: Reproceso Desecho Conseción Quien autoriza:

El producto NO CONFORME despues de la accion se libera? SI NO Quien libera: DD MM AA

DD MM AA Descripcion de la devolucion:

Actividades a realizar

Obs.

Reporte de

paradas

Cod. Parada

10/10/2018

Reporte de

paradas

Reporte de

paradas

Obs.

Cod. Parada

Reporte de

paradas

03/10/2018 07/10/2018

Fecha F Fecha I

Eje Centrifuga Titan 4A y9A

EL-102-18 POLICARPO BUSTOSAsesor comercial:

Condiciones especiales del trabajo:

Dimenciones Cant. Solicitada Cant. Entregada

Entrega plano:

Devolucion de material

33

CODIGO: FGP-003

VERSION: 05

FECHA ACT: 20-Mar/15

Descripcion del trabajo:

Entrega pieza:

1906

PTO TEJADA

INFORME DE PRODUCCION

Cliente:

Obs.

INGENIO LA CABAÑA

Cod. Parada

Obs.

Maq: FERSADORA 1 T. Prog. _________

Cod. Parada

05/10/2018

ORDEN DE TRABAJO

E INFORME DE PRODUCCION

Maq: ____________ T. Prog. _________

No. Orden de trabajo OT:

Material solicitado

200mm

Fecha I Fecha I Fecha F

SAE4140

Maq: TORNO 1 T. Prog. _________

Fecha F Fecha I Fecha F

Maq: ____________ T. Prog. _________

Fecha de despacho al cliente:

Plastico

Devolucion por garantia:

Fecha:

Otro, cual?

(Marcar el plano con la verificacion y adjuntarlo)

Control de Calidad de la pieza

Marca INDUMETAN:

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de avance del trabajo que se está realizando o el grado de atraso con respecto al plazo establecido. Un ejemplo de diagrama de Gantt se observa en la tabla 2.

Tabla 2. Diagrama de Gantt actividades de mecanizado.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Dias

16roscado

Fase Operación

13chaflanado

14chaflanado

15roscado

10chaflanado

11chaflanado

12chaflanado

7

cilindrado

Acabado

8

cilindrado

Acabado

9

cilindrado

Acabado

4

cilindrado

Acabado

5

cilindrado

Acabado

6

cilindrado

Acabado

1Refrentado

2

cilindrado

Desbaste

3

cilindrado

Acabado

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• Parámetros de soldadura: Esto parámetros se dan en caso de que se vaya a realizar un montaje o un trabajo que requiera procesos de soldadura, se registra información como las posiciones de soldadura, el amperaje correcto para soldar, tipo de soldadura apropiada dependiendo de la aplicación, el tipo de electrodo a usar según el proceso de soldadura.

• Entrega: Este formato contiene la descripción del trabajo que se realizó por parte de la empresa, también hay un espacio para que el cliente firme cuando se realice la entrega y verifique que se cumplió con los requerimientos o especificaciones dadas. Este formato es confidencial por lo cual no se pudo incluir en el informe.

5.2 USO DE TECNOLOGIA CAD-CAM

Los sistemas CAD (Diseño Asistido por computador) se usan con el objetivo de generar un modelo preciso 3D o 2D, de la pieza que se quiere manufacturar. En este trabajo el software que se usó fue Solidworks. Con la ayuda de este software se realizaron los dibujos y animaciones 3D del funcionamiento de productos fabricados en la empresa Indumetan, por ejemplo se realizó el modelado y animación 3D de una mesa de elevación para la empresa Cartonera Nacional en Barranquilla, tal como se muestra en la Figura 12, la cual se simulo para evaluar el funcionamiento del sistema que se propuso para elevar la mesa.

Figura 10. Mesa de elevación.

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5.2.1 Simulacion cumputacional del maquinado

Mastercam es el software que se usó para la realización de este trabajo, el cual es una gran ayuda para la programación de control numérico y optimización del tiempo de fabricación de una pieza, en un centro de mecanizado o fresadora CNC. Este software nos permite programar la pieza a mecanizar de una manera óptima ya que el diseñador selecciona los parámetros de corte más adecuados, así como el orden de las operaciones.

Figura 11. Bandeja mezcladora de tinta

Este software nos permitió determinar el tiempo de mecanizado para varias piezas, las cuales se registraron en la guía de manufactura que se realizó para suministrarla a los operarios. Algunas de las piezas simuladas en Mastercam se maquinaron en la fresadora CNC de la empresa, mediante el programa de códigos ISO-G, que también se genera en Mastercam y se exporta al control de la fresadora. En la Figura 13 se muestra una de las piezas simuladas. Las fresadoras convencionales son operadas por una persona y las fresadoras CNC son operadas por un controlador electrónico, el cual recibe el programa de códigos ISO. El uso de este software durante la ejecución de este proyecto fue de gran importancia ya que permitió reducir mucho el tiempo de manufactura para diferentes piezas y con la ayuda de este software se logrará obtener una mayor rentabilidad de cada trabajo realizado en la empresa.

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5.3 OTRAS ACTIVIDADES REALIZADAS DURANTE LA PASANTIA

La pasantía realizada en la empresa INDUMETAN SAS, se llevó acabo en las dos sedes de la empresa las cuales están ubicadas en Santander de Quilichao y Puerto Tejada, Cauca. En la sede de Santander de Quilichao fue necesario definir las especificaciones técnicas de fabricación de las muestras suministradas por el cliente, mediante planos de ingeniería. También se brindó asesoría en el diseño de algunas piezas y máquinas. El software de diseño usado fue Solidworks para el modelamiento de las piezas y ensambles. El diseño de las máquinas incluyó la selección de todas las partes que componen la máquina diseñada, como por ejemplo: los rodamientos, chumaceras, engranajes, el tipo de motor a seleccionar con sus características técnicas. La selección de estas partes se hizo con la ayuda de catálogos comerciales. También se tuvo la responsabilidad de coordinar a los operarios y programarles la carga laboral esto se hizo cuando el jefe de planta no se encontraba en la empresa, además de tener a cargo esta actividad también era el encargado revisar la calidad del trabajo y verificar si cumplía o no con los requerimientos del clientes, el objetivo de esto es que el cliente no devuelva el trabajo que se le realizó por no haber cumplido con sus requerimientos. La mitad del tiempo de la pasantía se realizó en la sede de Santander de Quilichao.

En la sede de Puerto Tejada se desarrolló la otra mitad de la pasantía. En esta sede era la persona encargada del área de producción y de realizar la programación de los operarios teniendo en cuenta los trabajos que llegaban del área comercial de la empresa. La programación se realizaba teniendo en cuenta las fechas propuestas de entrega y la urgencia del trabajo. También se realizaron los planos de ingeniería cuando el cliente enviaba la muestra solamente. Esto se hizo con el objetivo de suministrar al operario los planos para facilitar la fabricación de la pieza y optimizar el tiempo de producción, lo cual fue muy importante, ya que con el uso de los planos se redujo considerablemente el tiempo de manufactura, dado que evita que el operario tenga que tomar medidas de la pieza de muestra parando el proceso de mecanizado, así se logra reducir el tiempo de fabricación de la pieza y el operario puede continuar con el siguiente trabajo que tenga programado más rápido, por ese motivo se diseñó la guía de manufactura pensando en optimizar tiempo teniendo en cuenta los parámetros de corte que se va a usar para cada pieza. Se puso en marcha la guía de manufactura para tener un control del tiempo de las piezas que se realizaban en la empresa para poder comparar con los tiempos reales que se demoraba el operario y ver qué tan exactos eran los tiempos calculados además de mirar si ese trabajo fue rentable o no lo fue. En los anexos se ve cómo está estructurada la guía de manufactura que se realizó, la cual tuvo buena acogida por parte de la gerencia y de los operarios. También se diseñó un formato de programación de trabajos para conocer cuánto se demoran los operarios en realizar

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un determinado trabajo. El formato lo diligencian los operarios y con estos datos se logra identificar cual es el operario más y menos eficiente. En los anexos se muestra el formato que se diseñó para la programación de trabajos de los operarios. Se hizo otra simulación correspondiente a la fabricación de una horquilla, que se puede observar en la Figura 16, esta pieza se modeló en Solidworks y se simuló en MasterCam, logrando optimizar el tiempo total de manufactura de 5 piezas a 2,5 horas.

Se le realizó una propuesta al gerente con el objetivo de lograr optimizar más el tiempo de mecanizado para todos los trabajos que lleguen a la empresa teniendo en cuenta que se podría mecanizar más piezas a un menor tiempo dentro de la jornada laboral, se le propuso que todas las herramientas que se usen sean de tungsteno, ya que con este material se pueden incrementar los parámetros de corte para las piezas que se vayan a mecanizar en el torno y la fresadora. Los parámetros de corte de una herramienta de tungsteno son mucho mayores que para los de herramientas de aceros rápidos, lo cual permite optimizar los tiempos de mecanizado en la empresa, pero la mayoría de los trabajos se vienen mecanizando en la empresa se hacen con herramientas de acero rápido, el cambio a herramientas de tungsteno no solo incrementará los parámetros de corte, sino que las plaquitas de tungsteno permiten una mayor durabilidad del filo de la herramienta, que ayuda a reducir los tiempos muertos que se presentan debido al reafilado de las herramientas de acero rápido. A continuación se muestra la Figura 14 que indica los parámetros de corte para herramientas de acero rápido ASSAB 17, se muestra la velocidad de corte y el avance para este tipo de herramienta junto con la profundidad de corte que se puede usar y la vida útil que tiene el filo de la herramienta dependiendo de los otros parámetros seleccionados.

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Figura 12. Velocidades de corte

Fuente: Herramientas de corte ASSAB.

La desventaja de esta propuesta fue el alto costo para adquirir este tipo de herramientas debido a la alta inversión que se haría para adquirir herramientas de tungsteno, la ventaja es mucho más beneficiosa que el costo ya que con estas herramientas de tungsteno se logra mecanizar más piezas a un tiempo menor, lo cual incrementará las ganancias. Se estima que se va a recuperar la inversión inicial a corto plazo.

5.3.1 Estandarización de piezas

El proceso de estandarizar las piezas más fabricadas en la empresa fue un proceso complejo, por lo general son emergencias que presentan algunas empresas, este tipo de trabajo solo se hace cuando se presente la falla en la pieza pero hay algunas piezas que si son repetitivas y que se manufacturan mucho para diferentes clientes por lo cual para estandarizar y crear un catálogo digital con las piezas estandarizadas, este contiene los planos de fabricación de la pieza y la guía de manufactura la cual va a especificar el tiempo de manufactura y las operaciones llevada a cabo para cada pieza estandarizada en los anexos se podrá observar una parte de las piezas que se estandarizaron las cuales se usaron para crear el catálogo digital de las piezas fabricadas con mayor repetitividad.

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5.3.2 Capacitacion de operarios

La preparación o inducción realizada a los operarios para inducirlos a la guía de manufactura está compuesta en dos etapas, la primer etapa consto en una charla con los operarios explicándoles cómo se logra un mecanizado eficiente, se les explico que lo más importante para lograr esto es tener los parámetros de corte óptimos dependiendo del tipo de material a manufacturar, la segunda etapa de este proceso de capacitación a los operarios consto en mostrar y explicar los puntos que componen la guía de manufactura que son de interés para ellos como los planos de la pieza a mecanizar y la hoja de procesos de la pieza a mecanizar, otro punto importante a tener en cuenta por parte de los operarios son los parámetros de soldadura ya que en esta sección se especifica el tipo de soldadura que se debe usar, la posición de soldadura, el tipo de unión, el amperaje a soldar y en el caso que se deba de realizar un bisel se especifica qué tipo de bisel debe de usar.

5.3.3 Monitoreo y control de tiempos de mecanizado

Para monitorear el tiempo que se demora cada operario fabricando una pieza y poder controlar los tiempos de mecanizado se creó una programación de trabajos mostrada en la Figura 15, la cual se le entrego a cada operario para que lo vaya llenando a medida que se le programan un trabajo y lo va finalizando.

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Figura 13. Programación de trabajos

Se propuso el formato de esta manera para que el operario conozca que pieza mecanizo, para que empresa es el trabajo, se consideró importante incluir la fecha, la hora de inicio y fin esto para saber en qué fecha comenzó el operario fabricar la pieza, además con este formato de trabajo se facilita conocer cuánto tiempo se demoró cada operario ya que todos los días al inicio de la jornada y antes de finalizar se pasa por el puesto de cada operario y se analiza su programación de trabajos, esta programación no solo nos ayuda a monitorear y controlar los tiempos de fabricación sino que también nos permite ver cómo es la carga laboral de cada operario, esto era tenido en cuenta a la hora de programar trabajos con el fin de equilibrar la carga laboral.

Se logró optimizar los tiempos de mecanizado con ayuda de la programación de trabajos y de la guía de manufactura, debido a que a través de la guía se logró determinar los tiempos de mecanizado teniendo en cuenta los parámetros de corte óptimos para lograr un mecanizado eficiente, esto se hizo con la ayuda de algunos de los operarios ya que ellos tienen un gran conocimiento en su máquina debido a

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la experiencia adquirida a través de los años que llevan laborando en este campo, la guía de manufactura y el formato de programación de trabajos fueron complementarios, ya que se puede ver y comparar el tiempo que se tenía calculado en la guía de manufactura con respecto al tiempo que el operario registrado en el formato de programación de trabajos, con estos dos formatos se logra darse cuenta si se están cumpliendo o no los tiempos que se tenían registrados en la guía de manufactura, en la mayoría de los casos la diferencia entre los tiempos fue mínima, se concluyó que los tiempos contenidos en la hoja de procesos y en la guía de manufactura están acertados, antes de la implementación de la guía de manufactura y el formato de programación de trabajos los procesos eran más lentos ya que cada operario trabajaba a su ritmo y al momento de implementar la guía de manufactura se logró unificar los parámetros de corte óptimos teniendo en cuenta el tipo de material a mecanizar.

En las industrias metalmecánicas es importante que se use software CAD/CAM, ya que éstos nos permiten visualizar la pieza antes que sea manufacturada, se ve si hay algún error en ella o no, además con la ayuda de estos softwares es posible analizar cuáles son los parámetros de corte óptimos para lograr una disminución en los tiempos de fabricación para cada pieza.

5.3.4 Catalogo digital de piezas estandarizadas

Se creó un catálogo digital con las piezas que se manufacturan con mayor continuidad en la empresa, estas piezas estandarizadas son de varios clientes de la empresa a los que se les realizaron trabajos, el catálogo digital creado consta de una carpeta la cual contiene los planos de las piezas fabricadas, esta carpeta esta subdivida por los nombres de los clientes, esto se hizo teniendo en cuenta cuales son las empresas con las que más se trabaja y analizando las piezas que más se han manufacturado en los últimos años, cuando se inició la pasantía no se tenía un conocimiento de cuáles eran los clientes con los que se trabajaba ni que tipos de piezas se fabricaban para ellos.

Dentro de cada subcarpeta creada con los nombres de las empresas se encuentran los planos de las piezas que se estandarizaron, se decidió hacer de esta forma para conocer cuál es la empresa que más trabajos repetitivos hace, también se logró registrar cuanto tiempo se demora cada pieza mediante la guía de manufactura la cual tiene anexada el plano de la piezas estandarizada, esto se hizo para conocer cuanto se debe cobrar por la pieza que se tiene estandarizada en un futuro cuando se vuelva a fabricar.

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Se estableció un precio para las piezas estandarizadas ya que se tiene conocimiento de cuanto es el tiempo de manufactura para cada pieza estandarizada la única posibilidad de que varié el precio de la pieza es que el valor del material en bruto se incremente o disminuya, el objetivo de organizar subcarpetas por empresas es lograr ubicar fácil los planos y guía de manufactura cuando se necesite la trazabilidad de la información, una de las principales dificultades para realizar este catálogo fue que muchas de las piezas que se realizan en la empresa no son repetitivas ya que por lo general se hacen cada vez que la maquina falla. Este catálogo está enfocado más en piezas que se fabrican con mayor repetitividad un ejemplo de estas son las boquillas que se fabrican para una ladrillera de la región, el prensa estopa simulado y mecanizado para un ingenio, se simulo y fabrico horquillas para otro ingenio de la región se puede ver esta pieza en la Figura 16. A continuación, se muestra en la Figura 17 el plano de otra pieza estandarizada. No se incluye la totalidad del catálogo digital de las piezas estandarizadas, ya que contiene información confidencial de la empresa y los clientes.

Figura 14. Horquilla

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Figura 15. Plano pieza simulada

Planos de prensa estopa que se usó de ejemplo para la comparación entre las ecuaciones teóricas y la simulación de Mastercam.

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6. CONCLUSIONES

Con la realización de la pasantía se obtuvieron los siguientes aportes:

Se optimizaron los tiempos de mecanizado para los procesos de fresado con la ayuda de Mastercam, con lo cual se logrará obtener una mayor rentabilidad en las piezas que se simularon, ya que se fabricaran en un tiempo menor.

Se diseñó e implementó un plan o guía de manufactura para determinar el tiempo de producción de varias piezas y conocer el porcentaje de adelanto o atraso en la fabricación de las mismas.

Se estandarizaron las piezas que se realizan con mayor frecuencia en la empresa, creando una carpeta con los planos y las especificaciones técnicas para su fabricación, la estandarización de las piezas sirvió para que la empresa tenga la información técnica de las piezas cuando sea requerida.

Se determinó los parámetros de corte para las diferentes etapas de maquinado para cada pieza, en función de la materia prima, diámetro y de la herramienta que se usa en la empresa.

Se simularon en computador los procesos de maquinado de algunas piezas antes de su manufactura real, para que el operario conozca el proceso adecuado fabricación de la pieza, para reducir los tiempos de manufactura.

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ANEXOS

Anexo A. ESQUEMA GUIA DE MANUFACTURA

Guía de Manufactura

La presente guía de manufactura va a brindar información importante para tener en cuenta a la hora de manufacturar una pieza y para los montajes que se realizan en INDUMETAN, en esta guía de manufactura se va a proveer:

Planos de la pieza a manufactura: esto se hace para que se conozca la pieza que se va a manufacturar y conocer las dimensiones a la que se va a manufacturar la pieza.

Hoja de procesos: En la hoja de procesos se va especificar las operaciones que se deben de realizar para manufacturar la pieza que se va a realizar, también se van a proveer los parámetros de corte, el material con el que se va a trabajar, los útiles y herramientas que serán necesarios en cada operación a realizar y también se darán los tiempos en cada operación.

Orden de trabajo e informe de producción: En esta orden se va a especificar la fecha de inicio la orden de trabajo y la fecha de entrega al cliente, condiciones especiales del trabajo, la hora en que se inició y se finalizó el trabajo, quien se encarga de realizar el trabajo, se especifica si hay alguna parada también y se reporta, un control de calidad de la pieza que se manufacturo y también si llega a haber una devolución por garantía se especifica aquí.

Parámetros de soladura: Esto en el caso que se vaya a realizar un montaje se va a brindar los parámetros a usar en el proceso de soldadura.

Diagrama de Gantt: En el diagrama de Gantt en el caso de que se vaya a realizar un montaje o una pieza se va a especificar cada actividad requerida para la realización del montaje y su distribución conforme a unas fechas de inicio y final e igualmente el tiempo total requerido para la ejecución del trabajo, esto nos permite que se siga el curso de cada actividad y se vea el porcentaje de avance del trabajo que se está realizando así como el grado de adelanto o atraso con respecto al plazo establecido.

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Anexo B. PLANOS CATALOGO DE ALGUNAS PIEZAS ESTANDARIZADAS

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Documents

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE MECANIZADO EN …