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República de VenezuelaMinisterio de Educación
Universidad “Dr. Rafael Belloso Chacin”Facultad de IngenieríaEscuela de Electrónica
SISTEMA DE VISUALIZACION DE COTAS PARA OPTIMIZAR EL FUNCIONAMIENTO DE TORNOS CONVENCIONALES
CASO: CAMERON VENEZOLANA S.R.L.
Realizado Por:Bozo Mata, Jorge Joseluis
C.I. 12.016.151Ramírez, Yori Josue
C.I. 9.393.871
Maracaibo, Julio del 2000
Trabajo especial de grado para optar al titulo deIngeniero en Electrónica
Asesorado por:Antrop.Edgar Martinez. Ing.Angel Villalobos. Ing.Jaime Zuleta.
SISTEMA DE VISUALIZACION DE COTAS PARA OPTIMIZAR EL FUNCIONAMIENTO DE TORNOS CONVENCIONALES
CASO: CAMERON VENEZOLANA S.R.L.
Dedicatoria
vi
DEDICATORIA
A Dios todopoderoso, que con su infinita bondad me dio la fuerza
necesaria para hacer realidad lo que hoy he alcanzado.
A mis Padres, Pedro Ramírez y María Guillen por darme todo su amor
y cariño, ayudándome a obtener las más grandes de las herencias, mi
profesión.
A mis Hijos, por comprenderme en los peores momentos de mi
carrera.
A mis hermanos queridos por ayudarme y apoyarme siempre en esos
momentos difíciles.
Yori J. Ramírez G.
Dedicatoria
vii
DEDICATORIA
A mi Dios, que con su bendición me lleno de fuerzas y esperanzas
para la culminación de esta etapa de mi vida.
A mis padres que siempre tuvieron fe en mi y no me desampararon en
los momentos más importante de mi vida.
A mis hermanos por ser parte de mi vida.
A mi abuelita linda que es la única que me queda.
A mi tía Lucy por todo su apoyo y esperanza siempre brindada.
A mi novia por quererme y apoyarme siempre.
A todas aquellas personas que creyeron en mi.
Jorge J. Bozo. M.
Agradecimiento
ix
AGRADECIMIENTO
Quiero expresar mi más sinceras palabras de reconocimiento y
agradecimiento a todas aquellas personas que de una u otra forma hicieron
posible este trabajo.
§ A Cameron Venezolana S.R.L. por darnos la oportunidad de realizar
este trabajo.
§ Al Gerente de Operaciones Ing. Nelson García, por a su efectiva
colaboración prestada.
§ Al Ing. Jaime Zuleta por ser nuestro tutor industrial y por la confianza
recibida de su parte para realizar este trabajo.
§ .Al Ing. Ángel Villalobos por ser nuestro tutor académico y por todo el
apoyo brindado para la realización de esta investigación.
§ Al Antropólogo Edgar Martínez por ser nuestro tutor metodológico y
por la paciencia brindada de su parte.
§ Al Ing. Jesús Becerra por todo el apoyo técnico brindado para la
realización del prototipo.
§ A la Lic. Clara Mata por su respaldo, ayuda y asesoría para la
realización de este trabajo.
De todo corazón Muchas Gracias.
Jorge J. Bozo M.
Yori J. Ramirez G.
Resumen
xi
RESUMEN Bozo M. Jorge J.; Ramirez, Yori J. “Sistema de Visualización de Cotas para Optimizar el funcionamiento de Tornos Convencionales” Caso: Cameron Venezolana S.R.L. Universidad Dr. “ Rafael Belloso Chacin” Facultad de Ingeniería. Escuela de Electrónica. Tesis de Grado 2000.
AUTOR(ES): Bozo M. Jorge J. Ramírez. Yori J.
TUTOR(ES): Antrop. Edgar Martínez. Ing. Ángel Villalobos. Ing. Jaime Zuleta.
AÑO: 2000.
El siguiente trabajo de investigación, tiene como objetivo la construcción de un Sistema de Visualización de Cotas para Optimizar el funcionamiento de Tornos Convencionales en la empresa Cameron Venezolana. S.R.L.. en Maracaibo, Estado Zulia. Las razones que motivaron la realización de este sistema fue la de modernizar estas maquinarias, convirtiéndolas en máquinas más actualizadas para poder enfrentar la exigencias del mercado nacional e internacional, disminuyendo los costos de mantenimiento, aumentando la productividad, disminuyendo los tiempos de mecanizados, evitando piezas rechazadas por estar fuera de las medidas del plano. Está investigación de tipo descriptiva y aplicada, utilizando la entrevista no estructurada para la recolección de información. La metodología utilizada para la elaboración de este sistema fue la de Savant, Ruden y Carpenter, estructurada en cinco fases principales. Los resultados obtenidos para optimizar el funcionamiento de los tornos, ofreciendo a la empresa mayor oportunidad en el mercado. Ergonómicamente una mejor posición del operador, evitando el desgaste físico, un considerable ahorro en energía eléctrica, como posibilidad de adaptación a otras máquinas en el área de las industrias metal - mecánicas.
Sumary
XIII
SUMARY Bozo M. Jorge J.; Ramirez, Yori J. “Level’s Visualization system to optimize the operation of conventional lathe machine ” Goal: Cameron Venezolana S.R.L. University Dr. “ Rafael Belloso Chacin”. Engineering Facultility . Electronics School.
AUTHORS: Bozo M. Jorge J. Ramírez. Yori J.
TUTORS: Antrop. Edgar Martínez. Ing. Ángel Villalobos. Ing. Jaime Zuleta.
YEAR: 2000.
The following work of investigation have the objectives of the construction of a Level´s Visualization system, in order to optimize the operation of conventional lathe machine in Venezuela for Cameron Company limited Liability Company Established in Maracaibo Zulia State. The reasons that motivated the Accomplishment of this work were the needs to modernize and improve the operation of these machineries turning it into updated machine to be able to mach the requirements of national and international market as well of decreasing the maintenance cost. Increasing the productivity saving mechanized operations time and avoiding the rejection of pieces whit offset in measures. This work in one descriptive and applied investigation type using the no structured interview to obtain the information required. The mythology applied for processing this system was the one of Savant, Ruden and Carpenter and structured in five main phases. The results obtained to optimize the operation of conventional Lathe Machines give to the company mayors opportunities in the market. Often better and ergonomic position for the operator with the advantaged of saving a considerable electrical power, avoiding physical wearing and opening the possibility of adaptation to other machines in the area of mechanical metal industries
Índice General
xv
INDICE GENERAL
Páginas
VEREDICTO.................................................................................... iii
DEDICATORIA................................................................................ vi
AGRADECIMIENTO........................................................................ ix
RESUMEN...................................................................................... xi
SUMMARY........................…........................................................... xiii
INDICE GENERAL.......................................................................... xv
INDICE DE FIGURAS..................................................................... xxi
INTRODUCCION............................................................................ 1
CAPITULO I: EL PROBLEMA
A. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA....................................... 6
B. JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACIÓN............................... 9
C. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN...................................... 12
1. OBJETIVO GENERAL............................................................... 12
2. OBJETIVOS ESPECIFICOS..................................................... 13
D. DELIMITACION DE LA INVESTIGACIÓN................................ 14
CAPITULO II: MARCO TEORICO
A. BASES TEORICAS.................................................................. 16
1. LOS METALES........................................................................ 16
1.1. PROCESOS PRIMARIOS DE EL TRABAJO
Índice General
xvi
DE LOS METALES.................................................................. 16
1.1.1. ROLADO............................................................................. 17
1.1.2. FORJA................................................................................ 18
1.1.3. EXTRUSION....................................................................... 18
2. CORTE Y FORMADO DEL METAL.......................................... 19
2.1. OPERACIONES DEL CORTE DEL METAL.......................... 20
2.2. COMO SE CORTAN LOS METALES.................................... 21
2.3. EL MECANISMO DEL CORTE DEL METAL......................... 25
2.3.1. TIPOS DE VIRUTAS........................................................... 26
2.3.2. CONDICIONES PARA EL CORTE DE LOS METALES..... 28
2.3.3. FLUIDO PARA EL CORTE................................................. 29
3. MAQUINAS HERRAMIENTAS................................................. 31
3. l. PRINCIPIOS DE LAS MAQUINAS HERRAMIENTAS.......... 33
3. l. l. PRECISION......................................................................... 33
3.1.2. MIEMBROS ESTRUCTURALES........................................ 34
3.1.3. COJINETES Y GUIAS DE CORREDERAS........................ 37
3.1.4. FLECHA.............................................................................. 38
3.1.5. IMPULSORES DE POTENCIA........................................... 39
4. TORNEADO............................................................................. 43
4. 1. EL TORNO........................................................................... 45
4. 1. 1. OPERACIONES DEL TORNO......................................... 47
4.1.2. TIPOS DE TORNOS.......................................................... 51
Índice General
xvii
4.2. MANDRILES......................................................................... 52
4.3. COLLARINES........................................................................ 53
4.4. PUNTOS DE CENTRO E IMPULSORES.............................. 54
4.5. LUNETAS.............................................................................. 55
4.6. ADITAMENTOS..................................................................... 56
4.7. MÁQUINAS TORNEADAS AUTOMATICAS......................... 58
4.7.1. TORNOS AUTOMÁTICOS................................................. 59
4.8. TORNOS DE CONTROL NUMERICO.................................. 60
4.9. PARTES DE LOS TORNOS.................................................. 62
5. AUTOMATIZACIÓN.................................................................. 65
5.1. SISTEMA DE CONTROL....................................................... 65
5.1.1. SISTEMA DE CONTROL A LAZO ABIERTO..................... 66
5.1.2. SISTEMA DE CONTROL A LAZO CERRADO.................. 67
5.1.3. RETROALIMENTACIÓN................................................... 68
5.1.4. SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO
VS LAZO ABIERTO.......................................................... 68
5.2. DISPOSITIVOS EMPLEADOS EN CONTROLES
Y AUTOMATIZACIÓN............................................................ 70
5.2.1. DISPOSITIVOS DE MANIOBRAS....................................... 70
5.2.2. DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN.................................... 73
5.2.3. ELEMENTOS DE SEÑALIZACIÓN..................................... 74
6. MOTOR Y SU SISTEMA DE ARRANQUE............................... 75
Índice General
xviii
6.1. GUARDA MOTOR.................................................................. 75
7. ENCODER................................................................................. 76
8. VISUALIZADOR........................................................................ 77
B. REVISIÓN DE LA LITERATURA.......................................... 78
C. DEFINICIÓN DE TERMINOS BÁSICOS.............................. 88
D. SISTEMAS DE VARIABLES.............................................. 90
CAPITULO III: METODOLOGÍA.
A. TIPO DE INVESTIGACIÓN..................................................... 93
B. TECNICAS DE RECOLECCION DE LA INFORMACION....... 94
C. METODOLOGÍA UTILIZADA................................................... 95
D. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS............................... 96
CAPITULO IV: RESULTADOS.
A. RESULTADOS DE LA INVESTIGACION................................ 99
B. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS..................................... 105
CONCLUSIONES.......................................................................... 107
RECOMENDACIONES.................................................................. 109
BIBLIOGRAFÍA.............................................................................. 111
ANEXOS
ANEXO 1.- Torno Automático....................................................... 113
ANEXO 2.- Torno CNC................................................................. 114
ANEXO 3.- Torno Horizontal. S/V................................................. 115
ANEXO 4.- Torno Vertical. S/V..................................................... 115
Índice General
xix
ANEXO 5.- Torno Taladro. S/V.................................................. 116
ANEXO 6.- Torno con Visualizador........................................... 116
ANEXO 7.- Operaciones de los Tornos.................................... 117
ANEXO 8.- Encoder.................................................................. 118
ANEXO 9.- Especificaciones del Encoder................................. 119
ANEXO 10.- Plano. Control del Visualizador............................. 120
ANEXO 11.- Plano. Visualizador eje X...................................... 121
ANEXO 12.- Plano. Visualizador eje Z...................................... 122
ANEXO 13.- Diagrama de Bloques del Visualizador................. 123
ANEXO 14.1- Diagrama de Flujo del PIC 1.............................. 124
ANEXO 14.2- Diagrama de Flujo del PIC 2.............................. 125
ANEXO 15.1- Programa del PIC 1.hoja 1.................................. 126
ANEXO 15.2- Programa del PIC 1.hoja 2.................................. 127
ANEXO 16.1- Programa del PIC 2.hoja 1.................................. 128
ANEXO 16.2- Programa del PIC 2.hoja 2.................................. 129
ANEXO 16.3- Programa del PIC 2.hoja 3.................................. 130
ANEXO 16.4- Programa del PIC 2.hoja 4.................................. 131
ANEXO 16.5- Programa del PIC 2.hoja 5.................................. 132
Índice de figuras
xxi
INDICE DE FIGURAS.
Páginas
FIGURA 1.- Roscado ..................................................... 48
FIGURA 2.- Rebabado.................................................... 49
FIGURA 3.- Ranurado..................................................... 50
FIGURA 4.- Cilindrado..................................................... 51
FIGURA 5.- Mandriles....….............................................. 53
FIGURA 6.- Lunetas autocentrante para tornos CNC..... 55
FIGURA 7.- Aditamentos. Mordaza y hojas de corte....... 57
FIGURA 8.- Sistema de Control de Lazo Abierto............. 66
FIGURA 9.- Sistema de Control de Lazo Cerrado............ 67
FIGURA 10.- Circuito interno del Encoder........................ 76
FIGURA 11.- Visualizador Prototipo................................. 78
FIGURA 12.- Fresado....................................................... 82
FIGURA 13.- Perforado.................................................... 85
FIGURA 14.- Taladrado.................................................... 88
FIGURA 15.- Torneado..................................................... 89
FIGURA 16.- Diagrama de Bloques del Sistema.............. 102
Introducción
INTRODUCCIÓN
Los avances tecnológicos continuamente cambiantes, en busca
siempre de una mejora a las herramientas y equipos que son aplicados en
los quehaceres del ser humano, en su afán de una mejor calidad de vida y
una rápida solución a las necesidades de este. Dentro de estos avances
tecnológicos están las máquinas-herramientas que surge de la necesidad del
hombre por producir piezas con exactitudes estimadas en milímetros. Estas
máquinas-herramientas están en un proceso continuo de cambios debido a la
necesidad del hombre por hacer que estas sean más precisas y rápidas,
sumado a la búsqueda de mejores materiales de corte y métodos más útiles
de obtención de piezas lo que incita a una continua actualización y
capacitación para la operación de las mismas.
Una de las máquinas-herramientas más importantes en la industria
metalmecánica es el Torno. Esta máquina para el corte de metales surgió de
la necesidad de construir piezas de una forma más rápida y fácil. Durante
muchos siglos fueron utilizados los tornos de pedal para tornear madera y
para el año de 1569 Besson inventa el torno para hacer tornillos. Cabe
destacar que la historia comenzó con la construcción de la primera máquina-
herramienta básica y el primer torno para hacer tornillos de metal, realizada
por Henry Maudslay en el año 1800. Con los implementos adecuados el
Introducción
torno puede ser utilizado para realizar varias tareas como tornear, hacer
roscas, mandrilar, taladrar, escariar, refrentar, conformar a rotación y
rectificar a esmeril, aunque muchas de estas operaciones son efectuadas
preferiblemente en otras máquinas especiales.
El propósito de esta investigación fue la construcción de un sistema de
visualización de cotas para optimizar el funcionamiento de los tornos
convencionales en la Empresa CAMERON VENEZOLANA S.R.L. Las
razones que motivaron la realización de este sistema fue la necesidad de
modernizar estos equipos, disminuir los costos de mantenimiento y aumentar
la productividad del mismo al disminuir los tiempos de maquinado. Esta
necesidad comienza al comprobar el tiempo que tardan estos tornos en
realizar el maquinado de una pieza, esto se debe a que el operador de estos
tornos necesitan realizar inicialmente unas tomas de medidas de referencia
al comenzar el maquinado, luego necesita realizar otras tomas de medidas al
momento que se ha comenzado a maquinar la pieza para hacer
comprobaciones, finalmente necesita realizar una medición para comprobar
que la pieza tiene la medida requerida. Todo este tiempo perdido se refleja
en la cantidad de paradas que esta máquina requiere para realizarlas, lo que
genera un mayor tiempo en el mecanizado de una pieza y no agrega ningún
valor al producto terminado.
Introducción
Con un sistema de visualización de cotas instalado a estas máquinas
el operador contará con la referencia necesaria para realizar el maquinado
de estas piezas sin necesidad de detener constantemente el torno para las
tomas de medidas que gracias a este equipo son reflejadas en una pantalla
de fácil lectura y cómodamente instalada para que el operador pueda
realizar el maquinado en solo una fracción del tiempo que antes requería,
para así poder realizar un mayor número de piezas sin ocasionar tanto
desgaste físico y mejor aprovechamiento de la energía eléctrica que estos
tornos consumen, ya que el continuo arranque de estos tornos demanda una
mayor cantidad de corriente eléctrica.
La realización de esta investigación esta estructurada de la siguiente
manera:
Capítulo I. El Problema. Este esta conformado por los aspectos
básicos de la investigación como lo son el planteamiento del problema, el
objetivo general y los específicos de la investigación, la justificación e
importancia y la delimitación de esta investigación.
Capítulo II. Marco Teórico. Esta conformado por los fundamentos o
bases teóricas, definición de términos básicos y las variables con sus
respectivas definiciones conceptuales y operacionales.
Introducción
Capítulo III. Marco Metodológico. Esta conformada por el tipo de
investigación, la metodología utilizada, las herramientas, materiales y
equipos utilizados.
Capítulo IV. Resultados . Conformada por los resultados de la
investigación generada a partir de la metodología de cada una de las etapas.
Finalmente se encuentran las conclusiones y recomendaciones
proporcionadas por el estudio realizado.