A OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE USINAGEM DE UMA VÁLVULA NIMONIC 80 POR UMA ABORDAGEM BASEADA NA TEORIA DAS RESTRIÇÕES

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ESCOLA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

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OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE USINAGEM DE UMA VÁLVULA NIMONIC 80 POR UMA ABORDAGEM BASEADA NA TEORIA DAS RESTRIÇÕES

Jeiel Souza do Nascimento^[1]

Roosivelt Medeiros Coelho^[2]

Ana Emília Diniz Silva Guedes^[3]

RESUMO

A otimização dos processos de usinagem tem sido aperfeiçoada pela indústria de modo a proporcionar redução de custos e maximização dos ganhos. Dentro desta proposta, este trabalho visa apresentar a otimização realizada num processo de usinagem de uma válvula Nimonic 80 de forma a determinar a máxima velocidade de corte na qual o lucro para empresa seja máximo. A abordagem realizada para o cálculo desta velocidade de ganho máximo foi feita baseada nos conceitos de processos operacionais da teoria das restrições (TOC) na qual considerou-se que os custos deveriam ser fixos ou totalmente variáveis e o referido processo de usinagem como um recurso limitador da capacidade final de produção, isto é, um recurso gargalo, conforme definição da TOC. Os resultados obtidos mostram que há uma velocidade, denominada de velocidade de máximo ganho, na qual o lucro gerado para empresa seja máximo.  

Palavras-chave: Metodologia de Otimização. Usinagem. Teoria das Restrições.

ABSTRACT

The optimization of machining processes has been improved by industry to provide cost reduction and profit maximization. This way, this work intends to present the optimization made in a machining process of a Nimonic 80 valve for the purpose of determine the maximum cutting speed in which the profit for the company is maximum. The method used to calculate this maximum gain speed was based on the concepts of operational processes of the theory of constraints (TOC), in which it was considered that costs should be stable or totally variable and this process of machining could be a limiting resource of the final production capacity, ie like a bottleneck resource, as defined by TOC. The results showed has a speed called the maximum gain speed and in this way the profit for the company is maximum.

Keywords: Machining Methodology. Machining. Theory of Contraints.

1 INTRODUÇÃO

A otimização de processos de usinagem é um objetivo permanente das indústrias manufatureiras, especialmente nos dias de hoje em que a globalização de mercado requer uma postura mais agressiva, obrigando-as explorar todas as possibilidades que possam resultar no aumento de sua competitividade (BAPTISTA & COPINNI, 2001).

Em função do aumento da competitividade do mercado, cada vez mais as empresas buscam as mais variadas metodologias para otimizar seus processos de fabricação. Desde os métodos teóricos tradicionais, como o Intervalo de Máxima Eficiência (IME) idealizado por Taylor, e os computacionais, denominados de Sistemas Especialistas (SE), a usinagem vem sendo contemplada de todos os lados.

Há três fatores de influência no desgaste e na vida da ferramenta de corte segundo Diniz et al (2014), a velocidade de corte, o avanço e a profundidade de corte. Dentre os três fatores a serem considerados na análise das condições de usinagem, a velocidade de corte é o mais crítico deles, pois quanto maior é esta velocidade, maior também é a energia (calor) que é inserida no processo, o que significa maior desgaste no ferramental. A diminuição da vida da ferramenta causada por um acréscimo de 10% na velocidade de corte é muito maior do que aquele que ocorreria se o avanço fosse alterado na mesma proporção (DINIZ et al, 2014). Isso indica que, de maneira geral, para a otimização da produtividade em um processo de usinagem, deve-se, a princípio, aumentar a profundidade de usinagem, em seguida, aumentar o avanço e, por último, elevar a velocidade de corte (MACHADO et al, 2011).

O Intervalo de Máxima Eficiência (IME) é uma metodologia tradicional que consiste em determinar por meios de ensaios de usinagem velocidades de cortes intermediárias. Este método é útil devido a existência de diversos fenômenos causadores de desgastes da ferramenta de corte, dentre os quais está a aresta postiça. Quando a ferramenta de corte opera em uma velocidade de corte abaixo da velocidade crítica (velocidade abaixo da qual ocorre a formação de aresta postiça) ocorre o fenômeno de deposição de material na ponta da ferramenta de corte, chamado de aresta postiça (APC). Contudo, se a velocidade for muito superior à velocidade crítica, os desgastes na ferramenta serão altos, tendo em consequência baixa vida da ferramenta e alto custo de ferramental. Portanto, a velocidade de corte tem que ser tal que nem seja muito próxima a velocidade crítica nem muito superior a ela. O IME determina uma velocidade que seja intermediária às citadas, caso ela seja próxima do limite inferior é denominada de velocidade de mínimo custo (Vco) e se for próxima ao limite superior é chamada de velocidade máxima de produção (Vcmxp) (MACHADO et al, 2011). O IME considera dois importantes fatores: os tempos de fabricação (improdutivos e produtivos) e os custos de fabricação. O fator tempo não apresenta grandes desafios de mensuração para as empresas, porém o mesmo não se pode dizer dos custos.

Tradicionalmente, a metodologia para o cálculo de custos de usinagem publicada na literatura considera os custos diretos de produção, o que representa uma dificuldade adicional para as pequenas e médias empresas que, na sua grande maioria, não possuem um departamento contábil próprio e, por consequência disto, enfrentam dificuldades no cálculo real de seus custos de fabricação e na determinação do preço de venda (SOUZA et al, 2006).

Uma solução proposta para resolver este impasse pode ser apresentada pela Teoria das Restrições descrita na obra A Meta, escrito por Eliyahu M. Goldratt e Jeff Cox em 1984. A TOC propõe um método diferente de gerenciamento empresarial, no qual os cálculos para os custos de fabricação são abordados de um novo ângulo, facilitando assim a contabilidade dos mesmos.