Optimización de Procesos de Fabricación y Tecnologías de Manufactura

Materiales y Herramientas de Corte

Para material duro en operaciones de torneado, se utiliza porta plaquitas CNMG para desbaste y VCMT para acabado con menor avance. En cambio, para acabado se puede emplear CNMG y para desbaste la misma con mayor avance.

DFA (Diseño para Ensamblaje)
DFM (Diseño para Fabricación)

Consideraciones en el Mecanizado

Al mecanizar una pieza, es crucial considerar la unión pieza-porta piezas. Se debe asegurar un posicionamiento isostático mediante 5 normales (evitando un posicionamiento hiperestático de 6N).

Tipos de Motores

Los motores sin escobillas funcionan con un motor síncrono de CA. Los motores de CC son los más utilizados debido a su fácil regulación y control.

Electroerosión por Penetración

En la electroerosión por penetración, para realizar una cavidad ciega, el electrodo de acabado es más pesado que el de desbaste. La forma del electrodo determina la forma de la cavidad. El electrodo puede ser de grafito y el fluido dieléctrico conduce la chispa. El arranque de material está condicionado por:

Potencia de los motores
Rugosidad
Intensidad del generador

Tipos de Robots Industriales

SCARA: Pinzas KUKA RRR RP
Antropomórficos: RRR RR
Paralelo: PPP PP

Acabado Superficial en Taladrado

Para obtener un Ra = 1,6 µm (N7) en taladrado, se puede realizar mediante:

Brochado
Escariado
Mandrinado

(El taladrado convencional NO es adecuado para este acabado).

Máquinas CNC

En máquinas CNC:

DNC significa Control Numérico Distribuido/Directo.
En el autómata (PLC) se procesan las funciones auxiliares.
Los cálculos de la interpolación circular se realizan en la unidad de cálculo.
Las funciones preparatorias procesan la geometría.
El CNC en bucle abierto utiliza motores paso a paso y captadores de presión.

Planificación de Procesos

En la planificación de procesos se determina:

La secuencia de las operaciones de fabricación.
Las herramientas a utilizar.
Las condiciones de corte en cada operación (para procesos de mecanizado).
Los tiempos de proceso.
Las fases y subfases del proceso.

Ingeniería Secuencial vs. Concurrente

Ingeniería Secuencial (Individual):

Equipos lineales.
Disponibilidad y manejo restringido de la información.
Tiempo de respuesta largo.
Relaciones independientes.
Individualista.
Piramidal.
Lenguaje específico para cada tarea.
Lleva siglos funcionando.
Menos tecnología.

Ingeniería Concurrente (Simultánea):

Equipos integrales.
Accesibilidad al manejo de la información.
Tiempo de respuesta corto.
Relaciones complejas.
Colectiva.
Matricial.
Lenguaje común para el entendimiento de cada tarea (IGES, SET, VDA).
Funciona desde los años 80.
Mayor tecnología.
Dio paso al establecimiento de formas de intercambio de archivos como IGES o STEP.

Similitudes:

Desarrollo sobre un solo producto.
Basados en estudios de mercado.
Alguien con responsabilidad.
Desarrollo tecnológico y medios de comunicación.
Mismo proceso de diseño.
Suplir la necesidad.

Tecnologías de Fabricación Aditiva (Prototipado Rápido)

Estereolitografía (SLA):

Uso de láser.
Buena calidad del producto.
Rápido.
Primera capa con sujeción.
Resinas epoxi sensibles a la luz.
Necesita postcurado y material de aporte.
Espesor de capa: 0,013 – 0,51 mm.
Precisión: 0,1 mm.
(Láser – capa – baja plataforma – láser – capa)
3D Systems.

Sinterizado Selectivo por Láser (SLS):

Primera capa sin sujeción.
Mayor espesor de capa: 0,1 – 0,15 mm.
No necesita postcurado ni soporte.
Precisión: 0,15 mm.
Acabado poroso.
Fusión de granos de polvo de plástico.
Puede usar metales.
(Rodillo – láser – rodillo)
DTM – 3D Systems.

Modelado por Deposición Fundida (FDM):

Espesor de capa: 0,1 – 0,35 mm.
No se necesita soporte o material con un porcentaje de malla inferior.
Precisión: 0,15 mm.
Necesita material de aporte para modelo y soporte.
Materiales: ABS, ceras de fundición.
Extrusión (capa – endurecer – capa).
Stratasys.

Impresión 3D (3DP):

Variación de colores.
Mezcla de SLS y BPM.
Mala precisión y acabado, pero velocidad de construcción buena.
(Rodillo – inyector – rodillo)
Postcurado.

Modelado Multi-inyección:

Cera fundida.
Espesor: 0,042 mm.
Buen acabado superficial.
No necesita postprocesado ni postcurado.
Velocidad inferior a 3DP.

Fraguado Sólido (SGC):

Muy caro.
Resinas.
No requiere soportes.
No necesita postcurado.
Precisión: 0,1 mm.
Solidificación de resina con luz ultravioleta.
Cubital.

Mediante Balística de Partículas (BPM):

Polímeros termoplásticos fundidos.
Oscilador piezoeléctrico.
Base fija.

Fabricación Laminada (LOM):

Usa papel autoadhesivo y poliéster.
No requiere soportes ni postcurado.
Precisión: 0,25 mm.
Uso de láser.
Más rápido.
Helisys.

Sistemas de Fabricación

Job Shop, con flujo de lotes, flexible, Just In Time: Bajos volúmenes de un número elevado de productos.
Flujo lineal acompasado por operarios: Producción de volúmenes medios de un número similar de productos.
Flujo lineal acompasado por equipo: Producción de altos volúmenes de un número mínimo de productos.
Flujo continuo: Producción de altos volúmenes de un solo producto.

Aplicaciones de la Tecnología de Grupos (TG)

La Tecnología de Grupos (TG) se aplica en:

Rediseño.
Diseño de células de fabricación.
Planificación de procesos asistida por ordenador.

Se implanta en sistemas por lotes y utiliza el método de clasificación Ortiz. También se emplea en la tecnología de optimización de la distribución en planta de fábrica.

Condiciones de Corte de Herramientas

Ángulo de desprendimiento:

Un ángulo mayor mejora el corte, disminuye la fuerza de corte y la vida útil de la herramienta.
Un ángulo menor aumenta la fuerza de corte, aumenta la resistencia de la herramienta y se utiliza para desbaste.

Ángulo de incidencia:

Un ángulo mayor reduce el desgaste del flanco y disminuye la robustez del filo de corte.

Ángulo de posición K:

Con el mismo avance, un ángulo K menor aumenta la longitud de contacto, disminuye la profundidad de la viruta, aumenta la vida útil de la herramienta y disminuye la fuerza de corte.
Un ángulo K mayor aumenta el ancho de la viruta, disminuye la longitud y empeora la rotura de la viruta.

Ángulo de posición K’:

Un ángulo K’ menor aumenta la robustez de la herramienta. Se recomienda un ángulo K’ menor en desbaste y mayor en acabado.

Radio de punta de la herramienta:

Se recomienda un radio igual a 2-3 veces el avance (f).
Un radio mayor aumenta la calidad superficial, la robustez (tenacidad) y la vida útil de la herramienta, pero disminuye la fractura y el control de la viruta, y aumenta la vibración.

Influencia de los Parámetros de Corte

Velocidad de corte (Vc) más alta reduce la vida útil de la herramienta.
Avance (f) menor aumenta el desgaste del flanco y disminuye la vida útil de la herramienta.
Avance (f) mayor aumenta la temperatura de corte, el desgaste de la herramienta y la eficiencia.
La profundidad de corte no influye significativamente en la vida útil de la herramienta.

Acrónimos Importantes

STEP: Publicación estándar internacional.
CAE: Herramienta para la realización de simulaciones estructurales.
CAPP: Planificación de procesos asistida por ordenador.
CAE y CAM: Para simulación de procesos, previniendo posibles fallos de programación y diseño.

Técnicas de Procesos y Mantenimiento

Sistema antierror (Poka-Yoke): Detectores y accionadores.
Las 5S: Organización, orden, atención, limpieza y disciplina.
Desarrollo de la estrategia Kaizen o mejora continua, con gran relación con el mantenimiento de los equipos.
Mantenimiento Productivo Total (TPM): Incrementa la eficiencia de los equipos mediante la eliminación de averías, ajustes y cambio de útiles y herramientas, tiempos muertos y paradas menores, reducción de la velocidad, defectos durante el proceso y disminución del rendimiento.

Encoders

Encoder incremental:

Salida digital.
Genera trenes de impulsos.
Necesita tomar referencia de origen.
Pierde la información de posición al desconectar la alimentación.

Encoder absoluto:

Mantiene la información de posición al desconectar la alimentación.
Salida codificada.
No necesita toma de referencia de origen.
Dispone de varias pistas dispuestas en forma de coronas circulares.