レースチームがパフォーマンスを向上させる方法

カンナポリス、ノースカロライナ — ほとんどの自動車メーカーと同様に、NASCAR レース チームは、車両部品をより良く、より安く、より速く作ることに意欲的です。フォーチュン 500 にランクインする数百の主要ブランドが刺激的な車両塗装スキームで非常に目立っており、スポーツへの継続的な健全な投資を示しています。

しかし、賢明な企業では慎重さが優勢であり、レースチームはお金を節約するための創造的な方法を模索しています。これには、機械工場の操作が含まれます。 Stewart-Haas Racing が達成している方法の 1 つは、Mastercam CAD/CAM ソフトウェア (CNC Software Inc.、Tolland、CT) に搭載されている Dynamic Motion ツールパスを適用することです。

Stewart-Haas Racing は、Monster Energy NASCAR Cup Series で 3 度優勝した Tony Stewart と、北米最大の CNC 工作機械メーカーである Haas Automation の創設者である Gene Haas が共同所有する、タイトルを獲得した NASCAR チームです。

この組織は、モンスター エナジー NASCAR カップ シリーズに 4 つのエントリを用意しています。ケビン ハーヴィックの 4 番フォード フュージョン、アリック アルミローラの 10 番フォード フュージョン、クリント ボウヤーの 14 番フォード フュージョン、カート ブッシュの 41 番フォード フュージョンです。チームはまた、NASCAR XFINITY シリーズに、フルタイム エントリー (コール カスターのナンバー 00 フォード マスタング) と 1 つのパートタイム エントリー (ナンバー 98 フォード マスタング) を擁することで競います。ノースカロライナ州カナポリスに本拠を置く Stewart-Haas Racing は、200,000 ft2 (18,580 m2) の施設で約 370 人の従業員を擁しています。

そのスペースの非常にアクティブな 4000 平方フィート (372 平方メートル) は、会社の機械工場です。スチュワート・ハース・レーシングは、以前は外注していた部品自体をより多く生産するために、製造戦略を強化してきました。これにより、チームの品質管理が向上し、納期が短縮され、独自の設計に対する保護が強化されます。より多くのことを行うことで、Stewart-Haas は施設リスト (主に Haas 工作機械を使用)、製造プロセスと手順、および CNC 部品プログラミングを合理化することができました。特に、新しいダイナミック モーション ツールパスを使用しています。

説明

これらの高度な CAM ツールパスは、過去数バージョンの Mastercam に含まれており、約 10 年前に初めてリリースされましたが、多くの製造業にとってまだ新しいものであり、継続的に改善され、フライス加工と旋削加工の両方の製品機能に統合されています。

簡単に説明すると、通常、従来の CNC プログラムは幾何学的境界に基づいています。彼らはツールを材料に入らせ、壁やその他の障害物に遭遇するまで一方向に進み、その後方向を変えます。このツールは、パーツ モデルの指定に従ってすべての領域をカバーし、そのパスにあるものは何でも切断します。それは物質的な場合もあれば、非効率的な空気である場合もあります.

現在、最近のダイナミック モーション ツールパスでは、ツールの動作が従来とは異なります。ツールの動きは、金属を除去する領域と、機械加工のさまざまな段階で変化する材料の状態の両方を考慮に入れた、高度に設計された一連のルールによって管理されます。独自のアルゴリズムが次に何が起こるかを予測し、代替案を比較検討し、部品の切断中の材料条件の変化に応じて、送り、ステップオーバー、および切断動作を自動的に変更します。

目的は、横方向の力を制御して過剰な熱を発生させないようにすることで、より効率的に材料を除去することです。多くの場合、「コンスタント チップロード加工」と呼ばれる、よりスムーズで安全なモーション (常に切削中) により、切削工具や機械へのストレスが軽減され、寿命が延びます。

Stewart-Haas Racing の CNC マシン ショップ マネージャーである John Simmons 氏は次のように述べています。小さな部品を作ってそれらを溶接するのではなく、今では大きなビレットから完全な部品を直接作ることができます」と彼は言いました。 「ダイナミック ツールパスにより、より多くのツール エンゲージメントが得られるため、荒削りツールパスを最適化する必要がなくなり、仕上げ操作をはるかに迅速に行うことができます。」

スピードアップ

Simmons 氏は、ダイナミック モーション ツールパスの恩恵を受ける多くのパーツ アプリケーションの 1 つとして、ステアリング センター リンク コンポーネントを例に挙げています。ステアリング リンクは、ステアリング ボックスからホイールへの接続部であり、非常に重要なコンポーネントです。パーツは、Haas モデル VF6 TR (トラニオン用) 50 テーパー縦型 CNC フライス盤で、約 4 インチ幅 × 5 インチ高さ × 23.5 インチ長さ (102 ×127×597mm）。以前は荒削りプロセスに 12 時間かかっていましたが、「材料を意識した」ツールパスを適用することで、現在は 7 時間に短縮されています。

「効率が 60 ～ 75% 向上したと言えます。これは、切削時間だけでなく、ダイナミック モーションを使用して工具寿命を大幅に延ばすことにもつながります」と Simmons 氏は述べています。シモンズ社は、競争上の理由から公差、仕上げ形状、部品重量を非公開にしました。しかし、彼は、高度なツールパスを使用した荒加工プロセスでの切削効率の向上の主な原因を提供しました:

–熱の蓄積と過度の横方向の力を避けるための最小限のステップオーバー;

–工具や機械へのストレスを軽減するスムーズな動き;

–高いスピンドル速度;

–ほとんどの材料を除去するカットのための最大フルート エンゲージメント;

–エアカットを最小限に抑えるための継続的な材料エンゲージメント (クライミングミリング);

–ツールの負荷を一定に保つためのステップオーバーの動的調整;

–ツールを最も安全な角度で材料に提示するツール エントリ戦略;

–輪郭の形状に関係なく、工具を一貫した安全な切削条件に保つ材料の「認識」 (切りくずが同じサイズになるようにパスを変更します)。再配置中に切断速度を調整するときに熱がこもらないように、部品の床または壁から離してください。

–再配置中に切断速度を調整するときに熱が蓄積しないように、パーツの床または壁からカッターを持ち上げるマイクロリフト。

「複雑なテクノロジー」

頑丈な Haas VF6 TR VMC に加えて、Haas ショップには他に 14 台の工作機械があります。ライブミリングヘッドを備えた Haas CNC ターニングセンターが最近追加されたもので、シモンズ氏によると、かつて外注されていたが現在は社内に持ち込まれたのは主に旋盤加工された部品でした.機械加工作業に加えて、ショップ エリアには完全装備の品質管理部門があり、各部品に欠陥がないか注意深くチェックしています。

「複雑なテクノロジーが私たちの工場に浸透するにつれて、さまざまなサプライヤーからのサポートが最も重要になります」と Simmons 氏は述べています。 「技術を持っているだけではありません。投資を最大限に活用して、最終的にコストを削減し、効率を改善し、競争力のある車両を製造したいと考えています。

「たとえば、動的ツールパスの考え方への進化は、そのメリットには価値がありますが、ナビゲートするのは難しい場合があります」と彼は付け加えました。 「忘れてはならないのは、私はキャリアのほぼ 15 年間、CNC プログラマーでした。 CNC Software のアプリケーション エンジニアと私の地域の再販業者である Barefoot CNC の支援により、光はずっと早く点灯しました。」

CNC Software から提供された情報から Motorized Vehicle Yearbook の編集者 Bil​​l Koenig が編集