Как гоночная команда улучшает свои результаты

КАННАПОЛИС, Северная Каролина. Как и большинство производителей автомобилей, гоночные команды NASCAR заинтересованы в том, чтобы делать автомобильные детали лучше, дешевле и быстрее. Сотни ведущих брендов из списка Fortune 500 хорошо видны на эффектных схемах окраски автомобилей, что указывает на постоянные инвестиции в спорт.

Тем не менее, в любой разумной компании преобладает благоразумие, и гоночные команды ищут творческие способы сэкономить деньги. Это включает в себя работу их механических цехов. Один из способов достижения этого Stewart-Haas Racing — применение траекторий Dynamic Motion, представленных в их программном обеспечении Mastercam CAD/CAM (CNC Software Inc., Толланд, Коннектикут).

Stewart-Haas Racing — завоевавшая титул команда NASCAR, совладельцами которой являются трехкратный чемпион Monster Energy NASCAR Cup Series Тони Стюарт и Джин Хаас, основатель Haas Automation, крупнейшего производителя станков с ЧПУ в Северной Америке.

Организация выставляет четыре заявки в серии кубков Monster Energy NASCAR:Ford Fusion под номером 4 для Кевина Харвика, Ford Fusion под номером 10 для Арика Альмиролы, Ford Fusion под номером 14 для Клинта Бойера и Ford Fusion под номером 41 для Курта Буша. Команда также участвует в серии NASCAR XFINITY, выставляя постоянную заявку - Ford Mustang под номером 00 для Коула Кастера и одну заявку на неполный рабочий день, Ford Mustang под номером 98. Компания Stewart-Haas Racing, базирующаяся в Каннаполисе, Северная Каролина, работает на территории площадью 18 580 м2, на которой работает около 370 сотрудников.

Очень активные 4000 футов2 (372 м2) этой площади занимают механические цеха компании. Stewart-Haas Racing укрепляет свои производственные стратегии, чтобы самостоятельно производить больше деталей, которые ранее передавались на аутсорсинг. Это обеспечивает команде лучший контроль качества, сокращение сроков поставки и дополнительную защиту патентованных разработок. Стремление к большему побудило Stewart-Haas оптимизировать список оборудования (с преимущественно станками Haas), производственные процессы и процедуры, а также программирование деталей с ЧПУ, в частности, с помощью новых траекторий Dynamic Motion.

Объяснение

Хотя эти усовершенствованные траектории CAM были в нескольких последних версиях Mastercam и впервые были запущены около 10 лет назад, они все еще являются новыми для многих в производстве и постоянно улучшаются и интегрируются в новые функции продуктов как для фрезерной, так и для токарной обработки.

Вот краткое объяснение:обычно обычные программы ЧПУ основаны на геометрических границах. Инструмент входит в материал, а затем движется в одном направлении, пока не наткнется на стену или какое-либо другое препятствие, а затем меняет направление. Инструмент покрывает всю область в соответствии с моделью детали, вырезая все, что находится на его пути. Иногда это материально, а иногда это неэффективный воздух.

Теперь в более поздних траекториях Dynamic Motion инструмент ведет себя довольно нетрадиционно. Движение инструмента регулируется тщательно разработанным набором правил, которые учитывают как область, из которой должен быть удален металл, так и изменяющееся состояние материала на различных этапах обработки. Запатентованные алгоритмы предвидят дальнейшие действия, взвешивают альтернативы и автоматически изменяют подачу, шаг и движение резания в ответ на изменение состояния материала при резке детали.

Цель состоит в том, чтобы удалить материал более эффективно, контролируя боковые силы, чтобы избежать излишков, которые выделяют тепло. Часто называемая «обработкой с постоянной нагрузкой стружки», более плавные и безопасные движения — постоянно в процессе резания — снижают нагрузку на режущие инструменты и станки, увеличивая их срок службы.

«Самая большая трансформация, которую я наблюдал в нашей мастерской за последний год, — это полное внедрение динамических траекторий Mastercam, — сказал Джон Симмонс, руководитель цеха станков с ЧПУ в Stewart-Haas Racing.— Они очень мощные. Теперь мы можем изготавливать целые детали прямо из большой заготовки, вместо того чтобы делать более мелкие компоненты и сваривать их вместе», — сказал он. «Динамические траектории позволяют нам гораздо больше задействовать инструмент, что избавляет нас от необходимости оптимизировать траектории черновой обработки и позволяет нам гораздо быстрее выполнять чистовые операции».

Увеличение скорости

В качестве примера того, насколько быстрее, Симмонс приводит компонент центральной тяги рулевого управления как одно из многих приложений для обработки деталей, в которых используются траектории динамического движения. Тяга рулевого управления — это соединение рулевого механизма с колесами, очень важный компонент. Деталь начинается на вертикальном фрезерном станке с ЧПУ Haas модели VF6 TR (для цапфы) с 50 конусами и представляет собой сплошной 150-фунтовый (68-килограммовый) стержень из легированной стали примерно 4 дюйма в ширину, 5 дюймов в высоту и 23,5 дюйма в длину (102 дюйма). × 127 × 597 мм). Процесс черновой обработки раньше занимал 12 часов, теперь он сократился до семи часов за счет применения траекторий с учетом материала.

«Я бы сказал, что мы стали на 60–75 % эффективнее, и это не только время резки, но и существенное увеличение срока службы инструмента благодаря динамическому перемещению», — сказал Симмонс.
Последующие операции трехмерного контурного фрезерования позволяют уточнить критические размеры. Допуски, геометрия отделки и вес детали не разглашаются Simmons из соображений конкуренции. Однако он назвал основные причины повышения эффективности резания в процессе черновой обработки с помощью усовершенствованных траекторий:

–Минимальные шаги, чтобы избежать накопления тепла и чрезмерной боковой силы;

– Плавные движения, снижающие нагрузку на инструменты и машины;

–Высокие скорости вращения шпинделя;

–Максимальное зацепление канавки для резов, удаляющих большую часть материала;

– Непрерывное вовлечение материала (попутное фрезерование) для минимизации воздушной резки;

– Динамическая регулировка шага для поддержания постоянной нагрузки на инструмент;

– Стратегии входа инструмента, которые подводят инструмент к материалу под самым безопасным углом;

– "осведомленность" о материале, которая поддерживает инструмент в постоянном, безопасном состоянии резания независимо от геометрии контура (он изменяет траекторию, чтобы стружка была одинакового размера);
Микроподъемы, которые поднимают фрезу от на полу детали или вдали от стен, чтобы не накапливалось тепло при регулировке скорости резки во время изменения положения.

–Микроподъемы, которые поднимают фрезу от пола детали или от стен, чтобы предотвратить накопление тепла при регулировке скорости резки во время изменения положения.

«Сложная технология»

Помимо сверхмощного станка Haas VF6 TR VMC, в цехе Haas имеется 14 других станков. Токарные центры с ЧПУ Haas с вращающимися фрезерными головками были самыми последними дополнениями, поскольку Симмонс сказал, что это в основном токарные детали, которые когда-то передавались на аутсорсинг, но теперь производятся собственными силами. Помимо операций механической обработки, в цехе есть полностью оборудованный отдел контроля качества, который тщательно проверяет каждую деталь на наличие дефектов.

«Поскольку сложные технологии становятся все более распространенными в нашем магазине, поддержка, которую мы получаем от наших различных поставщиков, имеет первостепенное значение», — сказал Симмонс. «Это больше, чем просто наличие технологии, мы хотим быть уверены, что получаем максимальную отдачу от наших инвестиций, чтобы в конечном итоге сэкономить деньги, повысить эффективность и создать конкурентоспособные автомобили.

«Например, переход к динамическому мышлению траектории инструмента, хотя и стоит того, чтобы получить преимущества, может быть сложным для навигации», — добавил он. «Вы должны помнить, что я был программистом ЧПУ почти 15 лет своей карьеры. Свет зажегся намного быстрее благодаря помощи инженеров-прикладников CNC Software и их реселлера Barefoot CNC в моем регионе».

Отредактировано редактором Motorized Vehicle Yearbook Биллом Кенигом на основе информации, предоставленной CNC Software.