Wysokowydajne sterowanie CNC do wysokowydajnych felg

Pole Position w obróbce skrawaniem

Firma BBS Motorsport polega na centrach frezowania i toczenia sterowanych za pomocą systemów CNC FANUC

Przy obróbce skrawaniem odlewów i fabrykowanych półproduktów do felg do bolidów Formuły 1 i innych samochodów wyścigowych walczymy z czasem. BBS Motorsport, producent z sektora premium, osiąga doskonałe efekty za pomocą urządzeń, wśród których są centra obróbcze Matsuura. Preferowane sterowniki i technologia napędowa pochodzą od światowego lidera — firmy FANUC.

Nietrudno zauważyć, że Roman Müller, dyrektor zarządzający firmy BBS Motorsport GmbH, pasjonuje się sportami motorowymi. Z entuzjazmem opowiada o felgach ze stopu metali lekkich, które jego firma rozwija i produkuje, oraz o sukcesach, jakie koła BBS osiągnęły przez 40 lat w każdej z klas wyścigowych. Jeden przykład: Wszystkie swoje tytuły mistrzowskie dla Ferrari Michael Schumacher zdobył na felgach BBS.

Nie jest zatem zaskakujące, że Roman Müller ma wysokie wymagania wobec siebie i swojego doświadczonego zespołu: „Współpracując z wiodącymi zespołami wyścigowymi, chcieliśmy zaprojektować najlepsze na świecie felgi aluminiowe, które pomogą uzyskać tę decydującą 1/100 sekundy”.

Przez 40 lat odnoszący sukcesy partner sportów motorowych

Historia firmy jest oznaczona wieloma kamieniami milowymi. Już w 1972 roku firma BBS (założona w 1970) produkowała felgi trzyczęściowe, składające się z centralnej piasty oraz zewnętrznej i wewnętrznej obręczy. Obręcze są dostępne w magazynie w różnych rozmiarach, natomiast wstępnie zamontowana piasta jest dopasowywana w krótkim czasie do konkretnych samochodów. Dzięki systemowi modularnemu można utworzyć wiele wersji, które różnią się szerokością, przesunięciem obręczy i średnicą. „Takie indywidualnie zamówione felgi kompletujemy w tydzień”, mówi Roman Müller „i klient może jeździć swoim sportowym samochodem po torze wyścigowym”.

Trzyczęściowe felgi nadal pozostają popularne, ale obecnie produkowane są głównie jednoczęściowe, aluminiowe felgi, które są odlewane lub kute w jednym kawałku. Łączą one w sobie lekkość specjalnych stopów z najwyższą stabilnością — bez słabych punktów, jak stwierdza Roman Müller. Aby to zagwarantować, podczas produkcji w BBS Motorsport przeprowadza się szereg kontroli — po raz pierwszy przed obróbką, co zapewnia zgodność materiału z normami. Następnie pomiary są wykonywane w czasie obróbki na maszynach. Końcowym etapem jest trójwymiarowa, 100% inspekcja w pokoju pomiarowym.

Pod względem masy, sztywności i trwałości firma BBS zrobiła krok milowy, projektując kute felgi magnezowe. Roman Müller uważa, że to duży sukces: „Na początku lat 90. XX w. Ferrari było pierwszym zespołem wyścigowym, który zastosował nasze kute felgi magnezowe w Formule 1. Obecnie takie felgi to standard. Niestety nie jesteśmy już jedynym producentem”.

Jednak BBS Motorsport wyróżnia się nie tylko pod względem materiałów, ale także dzięki innowacjom, które wyznaczają nowe standardy w obszarze obróbki. Na przykład współczynnik wagi i stabilności może być zoptymalizowany przez frezowanie szprych. W ten sposób usuwane są części felgi niezwiązane ze sztywnością i stanowiące niepotrzebny balast. Na technologii wymyślonej przez BBS wzorują się obecnie inni producenci.

Na pierwszym miejscu również w zakresie obróbki skrawaniem

Producent felg musi mieć doskonale wyposażony dział produkcji, aby realizownie tak skomplikowanych procesów obrabki miało uzasadnienie ekonomiczne. Jeżeli chodzi o obróbkę skrawaniem, Roman Müller zaufał dwóm podstawowym dostawcom: firma Mori Seiki dostarcza tokarki, a firma Matsuura frezarki. Właściciel firmy najbardziej docenia długoterminową jakość urządzeń tych dostawców. Dostawca części do samochodów wyścigowych chwali centra obróbki skrawaniem Matsuura również za ich szybkość: „Gdy w 1999 rozpoczynaliśmy wdrażanie obróbki skrawaniem z dużą prędkością, testowaliśmy centra różnych producentów. Przy naszych wymaganiach związanych z obróbką skrawaniem lekkiego aluminium centrum FX70 firmy Matsuura uzyskało zdecydowanie najlepsze wyniki”.

W tamtych czasach firma BBS otrzymywała zwykle niewykończone wykroje zbliżone do finalnych konturów, zatem były wymagane tylko niewielkie operacje frezowania i wiercenia. Aby wyprodukować prefabrykaty zbliżone do kształtu finalnego produktu, konieczna była inwestycja w bardzo kosztowne narzędzia do kucia — było to możliwe tylko przy większej liczbie produkowanych części, co z kolei jest rzadkością w sportach motorowych.

Zespół Romana Müllera poszukiwał alternatywy i znalazł ją w obróbce skrawaniem z dużą prędkością prefabrykatów wykutych jako tarcze kół. Za pomocą tokarek i frezarek mogli uzyskać dowolny kontur – specyficzny dla danego klienta, z jego własnymi stylowymi elementami. Roman Müller wyjaśnia: „Inwestycja w kosztowne matryce do kucia wiąże Cię na lata”. Dzięki naszej 5-osiowej frezarce uzyskaliśmy elastyczność. Możemy implementować pomysły w ciągu 2 tygodni i prezentować je klientom”.

Systemy CNC i technologia napędowa od światowego lidera

Przez wiele kolejnych lat firma BBS Motorsport pozostała wierna produktom firmy Matsuura. Kierownik produkcji, Francisco Serrano, przypomina: „Od lat używamy narzędzi obróbczych ze sterownikami i technologią napędową firmy FANUC i mamy jak najlepsze doświadczenia. Produkty są wyjątkowej jakości, co oznacza, że przez te wszystkie lata nie mieliśmy żadnych problemów. Ponadto struktura menu CNC jest bardzo prosta. W 2007 roku zdecydowaliśmy się na zamówienie maszyn Matsuura ze sterowaniem CNC FANUC serii 30i-A”. Serrano wskazuje także korzyści wynikające ze spójności produkcji CNC FANUC: Wykwalifikowani pracownicy, którzy znają system FANUC mogą łatwo zostać przypisani do obsługi innej maszyny, bez dodatkowego szkolenia. Co więcej, mniejsza różnorodność sterowników pozwala uniknąć kosztów szkoleń błędów.

Operator maszyny jest przede wszystkim odpowiedzialny za programy NC. Są one obsługiwane przez planistów, którzy korzystają z zewnętrznego systemu CAD / CAM, w szczególności do projektowania elementów o wyrafinowanych kształtach. W tym celu pracownicy otrzymują kompletne procedury, które łączą z własnymi cyklami wiercenia i toczenia, aby utworzyć główne programy. Ponadto integrują niezbędne programy pomiarowe, kontrolujące pomiar. Może to wydawać się skomplikowane, ale dzięki podręcznikowi programowania warsztatowego FANUC łatwo zarządzać tym procesem. Oprogramowanie łączy w sobie dwa światy programowania, umożliwiając z jednej strony wygodne programowanie dialogowe, a z drugiej strony wspiera programowanie w DIN ISO lub za pomocą makr. W ten sposób każdy użytkownik — w zależności od wymagań i wiedzy — może wybrać optymalną metodę programowania. Poza tym metody można łatwo łączyć. Istniejący program DIN ISO może być łatwo wprowadzony i edytowany dalej.

Pomocne funkcje CNC

Firma BBS Motorsport szuka optymalnego kompromisu między szybką obróbką, a wysokiej jakości wykończeniem powierzchni. Zapewnia to sterowanie CNC firmy FANUC serii 30i-A, w które wyposażono centra obróbki skrawaniem Matsuura MAM72-63V i które zoptymalizowano pod kątem dużej prędkości (HSC) i pięcioosiowej obróbki skrawaniem. Oznacza to, że urządzenie jest nie tylko bardzo szybkie, ale oferuje szereg funkcji programowych dostępnych dla 5-osiowej obróbki skrawaniem, w celu optymalnego wykorzystania potencjału urządzenia. Do użytku z HSC oferuje automatyczny system podawania AICC. W ramach systemu AICC (Artifical Intelligence Contour Control: sterowanie konturami za pomocą sztucznej inteligencji) firma FANUC zintegrowała funkcje optymalizujące procedury przyspieszania i hamowania. Mogą one automatycznie dopasować szybkość przy obróbce skrawaniem narożników lub fragmentów koła. Do pewnego stopnia funkcje AICC przejmują zaawansowane sterowanie, pilnując, aby narzędzie trzymało się wytyczonej ścieżki, zachowując duży stopień dokładności konturów.

Jest to korzystne rozwiązanie na przykład w przypadku pracy z trudnymi do zaimplementowania projektami, jak wyjaśnia kierownik produkcji Francisco Serrano: „Niedawno musieliśmy podążać ścieżką wywierconych otworów. Ich średnica rozpoczynała się od 0,4 mm i rosła. Nawet przy bardzo niewielkich średnicach krawędzie musiały być niezwykle dokładne, co wymagało skomplikowanej obróbki skrawaniem w czasie frezowania. Udało nam się osiągnąć sukces dzięki urządzeniom Matsuura sterowanym przy użyciu sterowników FANUC”.

Przy obróbce lekkich stopów aluminium zespół produkcyjny BBS na ogół stara się pracować przy prędkości obrotu do 27 000 min^-1. W przypadku aluminium system pracuje z prędkością ładowania od 8 do 10 m/s, w przypadku magnezu od 12 do 14 m/s – przy dosuwie 5 mm. W celu łatwego ustawiania parametrów firma BBS korzysta z funkcji Machining Level Condition oferowanej przez system sterowania CNC FANUC serii 30i-A, które umożliwia ustawienie współczynników związanych z precyzją, prędkością i wykończeniem powierzchni. Sterownik niezależnie ustawia optymalny zestaw parametrów. Dzięki temu wykorzystuje możliwość kontrolowania krzywizn i optymalizacji jakości wykończenia powierzchni za pomocą funkcji Nano Smoothing 2. Francisco Serrano: „Razem z technikami z firmy Matsuura zdefiniowaliśmy pożądane dane cięcia i wykończenia powierzchni, a za pomocą tej funkcji możemy je ustawić na wszystkich urządzeniach. To zapewnia stale dobre wyniki obróbki”.

Serrano docenia także dużą dostępność wszystkich komponentów FANUC: „W ciągu 12 lat tylko cztery razy musieliśmy skontaktować się z pracownikami obsługi klienta firmy FANUC. Raz była to nasza wina, dwa razy było to spowodowane zużyciem materiału, a tylko raz powodem była uszkodzona karta dostępu”. Kierownik produkcji podsumowuje: „Ostatecznie maszyny i ich wydajność są czynnikiem decydującym, ale nasze niezwykle pozytywne doświadczenia ze sterownikami i napędami firmy FANUC pokazują, że są to również ważne czynniki przy podejmowaniu decyzji o zakupie maszyny”.

Koła do samochodów wyścigowych

Formuła 1, IndyCar, wyścigi 24-godzinne, rajdy czy seria wyścigów marki — wiele zespołów wyścigowych polega na ponad 40-letnim doświadczeniu w projektowaniu i produkcji wysokiej klasy felg wykonanych z aluminium lub magnezu, które oferuje firma BBS Motorsport. Specjaliści zlokalizowani ostatnio w Haslach i. K. dostarczają w pełni kute lub wieloczęściowe felgi, które zawsze realizują cel maksymalnej aerodynamiki przy minimalnej wadze i idealnej sztywności. Firma, w której obecnie pracuje 26 osób, produkuje rocznie ok. 12 000 kół ze stopu metali lekkich. Oprócz zespołów wyścigowych, ważnymi klientami są zwykli kierowcy. Około 40% wszystkich zamówień pochodzi od takich klientów. Po okresie pełnym wyzwań finansowych, po którym nastąpiła niewypłacalność firmy macierzystej, odnoszący sukcesy zespół BBS Motorsport zaczął w 2012 roku od nowa, jako niemiecka firma „GmbH”, czyli sp. z o.o. Głównym udziałowcem jest niemiecka firma, która od lat dostarczała kute felgi BBS na azjatyckie drogi.