Hoe een raceteam zijn prestaties verbetert

KANNAPOLIS, NC - Zoals de meeste autofabrikanten zijn NASCAR-raceteams gemotiveerd om voertuigonderdelen beter, goedkoper en sneller te maken. Honderden van de toonaangevende Fortune 500-merken zijn goed zichtbaar op de suggestieve lakschema's van voertuigen, wat wijst op aanhoudende gezonde investeringen in de sport.

Toch prevaleert voorzichtigheid bij elk slim bedrijf en raceteams zoeken naar creatieve manieren om geld te besparen. Dat omvat binnen hun machinewerkplaatsactiviteiten. Een van de manieren waarop Stewart-Haas Racing dat bereikt, is door Dynamic Motion-toolpaths toe te passen die worden gebruikt in hun Mastercam CAD/CAM-software (CNC Software Inc., Tolland, CT).

Stewart-Haas Racing is het titelwinnende NASCAR-team in mede-eigendom van drievoudig Monster Energy NASCAR Cup Series-kampioen Tony Stewart en Gene Haas, oprichter van Haas Automation, de grootste fabrikant van CNC-bewerkingsmachines in Noord-Amerika.

De organisatie heeft vier inschrijvingen in de Monster Energy NASCAR Cup Series:de nummer 4 Ford Fusion voor Kevin Harvick, de nummer 10 Ford Fusion voor Aric Almirola, de nummer 14 Ford Fusion voor Clint Bowyer en de nummer 41 Ford Fusion voor Kurt Busch. Het team neemt ook deel aan de NASCAR XFINITY Series door een fulltime inzending in te dienen - het nummer 00 Ford Mustang voor Cole Custer en een parttime inzending, het nummer 98 Ford Mustang. Stewart-Haas Racing, gevestigd in Kannapolis, NC, opereert vanuit een 200.000 ft2 (18.580 m2) faciliteit met ongeveer 370 medewerkers.

Een zeer actieve 4000 ft2 (372 m2) van die ruimte is de machinewerkplaats van het bedrijf. Stewart-Haas Racing heeft zijn productiestrategieën versterkt om meer van de onderdelen zelf te maken die voorheen werden uitbesteed. Dat geeft het team een ​​betere kwaliteitscontrole, verbeterde levertijden en extra bescherming voor eigen ontwerpen. Door meer te doen heeft Stewart-Haas zijn faciliteitenlijst (met voornamelijk Haas-bewerkingsmachines), productieprocessen en -procedures en CNC-onderdelenprogrammering gestroomlijnd, met name met de nieuwe Dynamic Motion-toolpaths.

Een uitleg

Hoewel deze geavanceerde CAM-toolpaths in de laatste verschillende Mastercam-versies zijn geweest en ongeveer 10 jaar geleden voor het eerst werden gelanceerd, zijn ze nog steeds nieuw voor velen in de productie en worden ze voortdurend verbeterd en geïntegreerd in meer productfuncties voor zowel frezen als draaien.

Hier is een korte uitleg:Gewoonlijk zijn conventionele CNC-programma's gebaseerd op geometrische grenzen. Ze laten het gereedschap het materiaal binnendringen en gaan dan in één richting totdat het een muur of een ander obstakel tegenkomt, en dan verandert het van richting. Het gereedschap bestrijkt het hele gebied zoals voorgeschreven door het onderdeelmodel en snijdt alles af wat op zijn pad komt. Soms is dat materieel en soms is het inefficiënte lucht.

Nu hebben de meer recente Dynamic Motion-toolpaths ervoor gezorgd dat de tool zich nogal onconventioneel gedraagt. De beweging van het gereedschap wordt bepaald door een zeer geavanceerde reeks regels die rekening houden met zowel het gebied waaruit metaal moet worden verwijderd als de veranderende toestand van het materiaal tijdens de verschillende bewerkingsstadia. De gepatenteerde algoritmen voorzien wat de volgende stap is, wegen de alternatieven af ​​en passen automatisch voedingen, overgangen en snijbewegingen aan als reactie op de veranderende materiaalomstandigheden terwijl het onderdeel wordt gesneden.

Het doel is om materiaal efficiënter te verwijderen door zijdelingse krachten te beheersen om excessen die warmte genereren te voorkomen. Vaak aangeduid als "constante spaanbelasting", verminderen de soepelere, veiligere bewegingen - constant in de snede - de spanning op snijgereedschappen en machines, waardoor hun levensduur wordt verlengd.

"De grootste transformatie die ik het afgelopen jaar in onze werkplaats heb gezien, is de volledige acceptatie van de dynamische gereedschapspaden van Mastercam", zegt John Simmons, manager CNC-machinewerkplaats bij Stewart-Haas Racing.
"Ze zijn zeer krachtig. We kunnen nu complete onderdelen rechtstreeks van een grote knuppel maken, in plaats van kleinere componenten te moeten maken en aan elkaar te lassen,” zei hij. "De dynamische gereedschapspaden geven ons veel meer gereedschapsbetrokkenheid, waardoor we de voorbewerkingsgereedschappen minder hoeven te optimaliseren en we veel sneller bij de afwerkingswerkzaamheden kunnen komen."

Snelheidsverhogingen

Als een voorbeeld van hoeveel sneller, noemt Simmons een stuurcentrum-linkcomponent als een van de vele onderdeeltoepassingen die profiteren van de Dynamic Motion-toolpaths. De stuurstang is de verbinding van het stuurhuis naar de wielen, een zeer belangrijk onderdeel. Het onderdeel begint op zijn Haas-model VF6 TR (voor tap) 50-taps verticale CNC-freesmachine als een massieve staaf van 68 kg gelegeerd staal van ongeveer 4 "breed x 5" hoog x 23,5" lang (102 × 127 × 597 mm). Het voorbewerkingsproces nam vroeger 12 uur in beslag, nu is dat nog maar zeven uur door de "materiaalbewuste" toolpaths toe te passen.

"Ik zou zeggen dat we 60-75% efficiënter zijn en dat is niet alleen snijtijd, maar we krijgen ook een aanzienlijk langere standtijd door dynamische beweging", zei Simmons.
Daaropvolgende 3D-contourfreesbewerkingen fineren de kritische afmetingen. De toleranties, de geometrie van de afwerking en het gewicht van het onderdeel werden om concurrentieredenen niet bekendgemaakt door Simmons. Hij gaf echter de belangrijkste oorzaken voor de verhoging van de snij-efficiëntie in het ruwe bewerkingsproces met de geavanceerde gereedschapsbanen:

–Minimale overstappen om warmte-ophoping en overmatige zijdelingse kracht te voorkomen;

–Vlotte bewegingen die de spanning op gereedschappen en machines verlichten;

–Hoge spindelsnelheden;

–Maximale groefaangrijping voor sneden die het meeste materiaal verwijderen;

–Continue materiaalaangrijping (klimfrezen) om luchtsnijden te minimaliseren;

–Dynamische aanpassingen van overstappen om de gereedschapsbelasting constant te houden;

–Toolinvoerstrategieën die het gereedschap onder de veiligste hoek aan het materiaal presenteren;

–Materiaal "bewustzijn" dat het gereedschap in een consistente, veilige snijconditie houdt, ongeacht de contourgeometrie (het wijzigt het pad zodat spanen dezelfde grootte hebben);
Microliften die de frees weg van de vloer van het onderdeel of uit de buurt van muren, zodat er geen warmte wordt opgebouwd wanneer de snijsnelheden worden aangepast tijdens het herpositioneren.

–Micro-liften die de snijplotter weg van de vloer van het onderdeel of van de muren brengen, zodat er geen warmte wordt opgebouwd wanneer de snijsnelheden worden aangepast tijdens het herpositioneren.

'Complexe technologie'

Naast de heavy-duty Haas VF6 TR VMC heeft de Haas-winkel 14 andere werktuigmachines. Haas CNC-draaicentra met actieve freeskoppen zijn de meest recente toevoegingen, aangezien Simmons zei dat het voornamelijk gedraaide onderdelen waren die ooit werden uitbesteed, maar nu in eigen beheer werden gebracht. Naast machinale bewerkingen heeft het winkelgebied een volledig uitgeruste kwaliteitscontroleafdeling die elk onderdeel zorgvuldig controleert op defecten.

"Omdat complexe technologie steeds meer alomtegenwoordig wordt in onze winkel, is de ondersteuning die we krijgen van onze verschillende leveranciers van het allergrootste belang", aldus Simmons. "Het is meer dan alleen de technologie hebben, we willen ervoor zorgen dat we het meeste uit onze investeringen halen om uiteindelijk geld te besparen, de efficiëntie te verbeteren en concurrerende voertuigen te maken.

"Bijvoorbeeld de evolutie naar de dynamische manier van denken over toolpaden, hoewel de voordelen de moeite waard zijn, kan lastig zijn om te navigeren," voegde hij eraan toe. “Je moet niet vergeten dat ik bijna 15 jaar van mijn carrière een CNC-programmeur was. Het licht ging veel sneller aan met de hulp van de applicatie-ingenieurs van CNC Software en hun wederverkoper in mijn regio, Barefoot CNC.”

Bewerkt door Motorized Vehicle Yearbook Editor Bill Koenig op basis van informatie geleverd door CNC Software.