Slides Usinagem - 12. otimiza??o

Slides Usinagem - 12. otimiza??o

Aula 12

- Otimização e Formação dos Custos de Usinagem -

Prof. Dr. Eng. Rodrigo Lima Stoeterau

Usinagem dos Materiais

Aula 12

Tópicos ➔ Cu

➔ Tipos de solicitações

➔ Generalidades

➔ Conceito de vida

➔ Fatores de influência da usinabilidade

➔ Critérios de usinabilidade

➔ Ações para minimizar os efeitos da má usinabilidade

➔ Definição T-4

Usinagem dos Materiais

Otimização das condições de corte

➔Definição: Procedimento cujo objetivo é definir da melhor maneira possível, o valor mais adequado à operação em curso, em função de valores que podem ser pré-determinados ou conhecidos

➔Otimização exige conhecimento de leis de desgaste da ferramenta, de métodos de otimização, de formação de custo e de estatística

➔Importância: necessidade de ser competitivo em um mundo globalizado, ou seja, ter elevada produtividade, garantindo qualidade e a assegurando baixos custos

Usinagem dos Materiais

Custos de fabricação

Composição dos custos de usinagem

➔ Custos diretos ✔ Máquina-ferramenta

✔ Ferramentas

✔ Mão de obra

➔ Custos indiretos ✔ Impostos

✔ Amortizações

✔ outros

Usinagem dos Materiais

Evolução das vidas ótimas de ferramentas

➔ Causada pelo aumento nos custos de investimentos (máquinasferramentas mais caras) e pelo aumento dos custos de mão de obra

–1940 – T = 4 a 8 horas

–1960 – T = 1h (aproximadamente)

–1990 – T = 10 a 20 min

Usinagem dos Materiais

●Conseqüências de maiores velocidades de corte –Maiores vidas de ferramentas

–Menos trocas de ferramentas

–Menor custo de ferramentas

–Maior custo de salários

–Maior custo de máquinas-ferramentas

–Maior tempo de usinagem

Usinagem dos Materiais

●Conseqüências dos custos de salário / máquinas

–Atualmente o custo de salário e máquinas é maior que o custo com ferramentas e trocas de ferramentas

–A tendência de menores custos ocorre para maiores velocidades de corte e menores vidas das ferramentas

Usinagem dos Materiais

Generalidades

●Otimização da usinagem é feita conforme processo de fabricação, e pode ser realizada com relação a custo, tempos, lucro, qualidade,...

●DesbasteMínimo tempo de fabricação

Mínimo custo / Máximo lucro

Outros

Custos maiores => mínimo custo

●Acabamento Mínimo tempo de fabricação Outros

Usinagem dos Materiais

Custos de Fabricação

●Custos de fabricação por peça (KF) - [$/peça] –1 - Custos de preparação e secundários (custo fixo);

–2 - Custos de máquina e operador (principal);

–3 - Custos de ferramenta

Usinagem dos Materiais

Otimização – Custos da Fabricação

( )WTWMLh hMLnr

MLF KtKT ttKtm

➔1 Custos secundários (custos fixos); ➔2 Custos de máquina e operador (principal);

➔3 Custos de ferramenta

Usinagem dos Materiais

tn - tempos secundários [min] th - tempo principal [min]

tw - tempo de troca da ferramenta [min] T - vida da ferramenta [min]

Otimização – Custos da Fabricação

( )WTWMLh hMLnr

MLF KtKT ttKtm

1 2 3 KF - custo de fabricação por peça [$/peça]

KML - custo de máquina e operador por hora [$/min]

KWT - custo de ferramenta por vida [$]

tr - tempo de preparação [min] m - tamanho do lote

Usinagem dos Materiais

Otimização – Tempo de Fabricação por Peça

hnre tT tttm

[min/peça]

1 - tempo de preparação e secundário

2 - tempo principal 3 - tempo de troca de ferramenta

O tempo de fabricação tem um comportamento análogo aos dos custos de fabricação por peça, apresentando um valor ótimo (mínimo) para uma determinada condição de trabalho

tr - tempo de preparação [min] m - tamanho do lote

tn - tempos secundários [min] th - tempo principal [min]

tw - tempo de troca da ferramenta [min] T - vida da ferramenta [min]

Usinagem dos Materiais

Otimização - Tempo de fabricação tempo i n] t total

vc(OT) te(OT) vc [m/mim]

Tempo de fabricação por peça (te) - [min/peça] –1 - tempo de preparação e secundário

–2 - tempo principal

–3 - tempo de troca de ferramenta

Usinagem dos Materiais

Otimização – Custo de Fabricação por Peça

( )WTWMLk cVp Z cp

ZMLnr MLF KtK vCfa V vfa VKtm

Equação do Custo de Fabricação por Peça:

f h vf ld t ⋅

( )WTWMLh hMLnr

MLF KtKT ttKtm h vfa

Vz = volume usinado por peça

cVp Z cp

Znre t vCfa V vfa Vtm

Equação do Tempo de Fabricação por Peça:

Usinagem dos Materiais

Otimização – Custo de Fabricação por Peça Para determinar a velocidade de corte de mínimo custo:

dv dK ( )k V

WT w cok C

K Kt

Para determinar a velocidade de corte de mínimo tempo:

ce dv

OBS: O equacionamento da vida para ótimo custo e para ótimo tempo são identicos

Usinagem dos Materiais

Otimização dos dados de entrada de usinagem;

Otimização da profundidade de corte (ap); Otimização do avanço (f);

Otimização da velocidade de corte (vc)

Otimização - Maximização da profundidade de corte

Velocidade de corte vc f = cte

Prof de corte ap

C u s to d e f a b ri c a çã o K F

Maximização da profundidade de corte

Usinagem dos Materiais

Otimização - Maximização do avanço

Velocidade de corte vc

Custo de fabri c a çã o K F ap = cte

Maximização do avanço

Usinagem dos Materiais

Na escolha dos parâmetros é indispensável observar:

Limites ferramenta-peça-máquina; Potência da máquina-ferramenta;

Tamanho do inserto (largura máxima de usinagem);

Forças de corte;

Otimização – Escolha dos parâmetros de usinagem

Forma do inserto

Compr. do gume

(m)

Carga

Adm. (N)

Usinagem dos Materiais

1) Na furação de furos cegos em carcaças de embreagem, as ferramentas convencionais de aço-rápido foram substituídas por ferramentas de aço-rápido revestido com nitreto de titânio. Experimentalmente foram determinadas as condições de desgaste destas ferramentas para um avanço de 0,1 m/rot, e para estas condições foram obtidos os seguintes dados: vc1 = 25 m/min; T1 = 100 min e vc2 = 5 m/min; T2 = 6,8 min.

a) Determine as constantes da equação de Taylor.

b) Na reafiação destas brocas revestidas o revestimento do flanco foi removido. Admite-se que a ferramenta reafiada tenha uma vida apenas 80% da vida original, e quer-se saber as modificações na equação de Taylor para as brocas reafiadas.

Exercício Usinagem dos Materiais c) Para o comportamento de desgaste determinado no item a), verifique a velocidade de corte para o mínimo tempo de fabricação (vcOZ), bem como a vida da ferramenta para o mínimo tempo de fabricação (TOZ) e o tempo de fabricação da peça (te).

d) Sendo os custos de uma broca de R$ 2,50, quais os custos de furação por peça na produção em série caso seja utilizada a velocidade de corte do item c) e KML = R$ 30,0/h? Este custo determinado é o mínimo custo de produção? Calcule o tempo de fabricação da peça (te) para o mínimo custo de fabricação.

DADOS ADICIONAIS: tr/m + tn = 0,5 min; tw = 1 min; Øbroca = 8mm; Profundidade total de furação (l) = 500mm.

Exercício Usinagem dos Materiais

Fórmulas para resolução do exercício

hnre tT tttm

( )WTWMLh hMLnr

MLF KtKT ttKtm

dv dK ( )k V

WT w cok C

K Kt

ce dv

Processos de Usinagem

FIM Aula 12 Usinagem dos Materiais

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