Como uma equipe de corrida melhora seu desempenho

KANNAPOLIS, NC - Como a maioria dos fabricantes de automóveis, as equipes de corrida da NASCAR são motivadas a fazer peças de veículos melhores, mais baratas e mais rápidas. Centenas das principais marcas da Fortune 500 são altamente visíveis nos esquemas de pintura de veículos evocativos, apontando para um investimento contínuo e saudável no esporte.

No entanto, a prudência prevalece em qualquer empresa inteligente e as equipes de corrida estão procurando maneiras criativas de economizar dinheiro. Isso inclui dentro de suas operações de oficina mecânica. Uma das maneiras pelas quais a Stewart-Haas Racing está conseguindo isso é aplicando os caminhos da ferramenta Dynamic Motion apresentados em seu software Mastercam CAD/CAM (CNC Software Inc., Tolland, CT).

A Stewart-Haas Racing é a equipe NASCAR vencedora do título, co-propriedade do tricampeão da Monster Energy NASCAR Cup Series Tony Stewart e Gene Haas, fundador da Haas Automation, a maior fabricante de máquinas-ferramenta CNC da América do Norte.

A organização coloca quatro entradas na Monster Energy NASCAR Cup Series - o Ford Fusion número 4 para Kevin Harvick, o Ford Fusion número 10 para Aric Almirola, o Ford Fusion número 14 para Clint Bowyer e o Ford Fusion número 41 para Kurt Busch. A equipe também compete na NASCAR XFINITY Series com uma entrada em tempo integral - o Ford Mustang número 00 para Cole Custer e uma entrada em meio período, o Ford Mustang número 98. Com sede em Kannapolis, Carolina do Norte, a Stewart-Haas Racing opera em uma instalação de 200.000 pés2 (18.580 m2) com cerca de 370 funcionários.

Uma área de 4.000 pés2 (372 m2) muito ativa desse espaço é a oficina mecânica da empresa. A Stewart-Haas Racing vem reforçando suas estratégias de fabricação para fabricar mais peças que antes eram terceirizadas. Isso proporciona à equipe um melhor controle de qualidade, melhores prazos de entrega e proteção adicional para projetos proprietários. Fazer mais levou a Stewart-Haas a otimizar sua lista de instalações (com máquinas-ferramentas predominantemente Haas), processos e procedimentos de fabricação e programação de peças CNC—especificamente com os novos percursos de ferramenta Dynamic Motion.

Uma explicação

Embora esses caminhos de ferramenta CAM avançados estejam nas últimas versões do Mastercam e tenham sido lançados pela primeira vez há cerca de 10 anos, eles ainda são novos para muitos na fabricação e estão sendo continuamente aprimorados e integrados a mais recursos do produto para fresamento e torneamento.

Aqui está uma breve explicação:Normalmente, os programas CNC convencionais são baseados em limites geométricos. Eles fazem a ferramenta entrar no material e depois embarcar em uma direção até encontrar uma parede ou algum outro obstáculo, e então mudar de direção. A ferramenta cobre toda a área conforme ditado pelo modelo da peça, cortando o que estiver em seu caminho. Às vezes isso é material e às vezes é ar ineficiente.

Agora, os caminhos da ferramenta Dynamic Motion mais recentes fazem com que a ferramenta se comporte de maneira pouco convencional. O movimento da ferramenta é governado por um conjunto de regras altamente projetadas que levam em consideração tanto a área da qual o metal deve ser removido quanto a condição de mudança do material ao longo dos vários estágios de usinagem. Os algoritmos proprietários prevêem o que vem a seguir, pesam as alternativas e modificam automaticamente os avanços, as passagens e os movimentos de corte em resposta às mudanças nas condições do material à medida que a peça está sendo cortada.

O objetivo é remover o material de forma mais eficiente, controlando as forças laterais para evitar excessos que geram calor. Frequentemente chamado de “usinagem com carga de cavacos constante”, os movimentos mais suaves e seguros – constantemente no corte – aliviam as tensões nas ferramentas e máquinas de corte, aumentando sua longevidade.

“A maior transformação que vi no ano passado em nossa oficina é a adoção total dos caminhos de ferramentas dinâmicos da Mastercam”, disse John Simmons, gerente de oficina de máquinas CNC da Stewart-Haas Racing.
“Eles são muito poderosos. Podemos fazer peças completas diretamente de um tarugo grande agora, em vez de ter que fazer componentes menores e soldá-los juntos”, disse ele. “Os caminhos da ferramenta dinâmicos nos dão muito mais envolvimento da ferramenta, o que reduz a necessidade de otimizar os caminhos da ferramenta de desbaste e nos permite chegar às operações de acabamento muito mais rapidamente.”

Aumentos de velocidade

Como exemplo de quão mais rápido, Simmons cita um componente de link do centro de direção como uma das muitas aplicações de peças que estão se beneficiando dos caminhos da ferramenta Dynamic Motion. O elo de direção é a ligação da caixa de direção às rodas, um componente muito importante. A peça começa em sua fresadora CNC vertical de 50 cones Haas modelo VF6 TR (para munhão) como uma barra sólida de 150 lb (68 kg) de liga de aço com aproximadamente 4″ de largura × 5″ de altura × 23,5″ de comprimento (102 × 127 × 597 milímetros). O processo de desbaste costumava levar 12 horas, agora é reduzido para sete horas aplicando os caminhos da ferramenta “reconhecidos pelo material”.

“Eu diria que somos 60–75% mais eficientes e isso não é apenas o tempo de corte, mas também estamos obtendo significativamente mais vida útil da ferramenta usando movimento dinâmico”, disse Simmons.
As operações subsequentes de fresamento de contorno 3D aprimoram as dimensões críticas. As tolerâncias, geometria de acabamento e peso da peça não foram divulgados pela Simmons por razões competitivas. No entanto, ele forneceu as principais causas para o aumento da eficiência de corte no processo de usinagem de desbaste com os percursos avançados:

–Passagens mínimas para evitar acúmulo de calor e força lateral excessiva;

–Movimentos suaves que aliviam as tensões nas ferramentas e nas máquinas;

–Altas velocidades do fuso;

–Engate máximo da ranhura para cortes que removem a maior parte do material;

–Engate contínuo do material (fresagem trepidante) para minimizar o corte a ar;

–Ajustes dinâmicos de stepovers para manter a carga da ferramenta constante;

–Estratégias de entrada de ferramentas que apresentam a ferramenta ao material no ângulo mais seguro;

–“Awareness” do material que mantém a ferramenta em uma condição de corte consistente e segura, independentemente da geometria do contorno (modifica o caminho para que os cavacos tenham o mesmo tamanho);
Micro-lifts que afastam a fresa do no chão da peça ou longe das paredes para que o calor não se acumule quando as velocidades de corte estiverem sendo ajustadas durante o reposicionamento.

–Micro-elevadores que afastam o cortador do piso da peça ou das paredes para que o calor não se acumule durante o ajuste das velocidades de corte durante o reposicionamento.

'Tecnologia complexa'

Além da Haas VF6 TR VMC para serviço pesado, a oficina da Haas tem 14 outras máquinas-ferramentas. Os centros de torneamento CNC da Haas com cabeças de fresagem ao vivo foram as adições mais recentes, pois Simmons disse que eram principalmente peças torneadas que antes eram terceirizadas, mas agora trazidas internamente. Além das operações de usinagem, a área de oficina possui um departamento de controle de qualidade totalmente equipado que verifica cuidadosamente cada peça quanto a defeitos.

“À medida que a tecnologia complexa se torna mais difundida em nossa fábrica, o suporte que recebemos de nossos vários fornecedores é de suma importância”, disse Simmons. “É mais do que apenas ter a tecnologia, queremos garantir que estamos aproveitando ao máximo nossos investimentos para economizar dinheiro, melhorar a eficiência e tornar veículos competitivos.

“Por exemplo, a evolução para o modo de pensar do caminho de ferramenta dinâmico, embora valha a pena pelos benefícios, pode ser difícil de navegar”, acrescentou. “Você tem que lembrar, eu fui programador CNC por quase 15 anos da minha carreira. A luz acendeu muito mais rápido com a ajuda dos engenheiros de aplicativos da CNC Software e seu revendedor na minha área, a Barefoot CNC.”

Editado pelo editor do Anuário de Veículos Motorizados, Bill Koenig, a partir de informações fornecidas pela CNC Software.