ЦПУ с висока производителност за високопроизводителни колела

Изгодна позиция в машинната обработка на метали

BBS Motorsport разчита на центрове за струговане и фрезоване с управляващи устройства на FANUC

Машинната обработка на отлети и ковани заготовки за колела за болидите от Формула 1 и други състезателни автомобили е надпревара с времето. Първокласният производител BBS Motorsport постига отлични резултати с оборудване, което включва центрове за машинна обработка на метали на Matsuura. Предпочитаната технология за управление и задвижване е тази на световния пазарен лидер FANUC.

Не е трудно да се забележи страстта към автомобилизма на Роман Мюлер, управител на BBS Motorsport GmbH. Той говори с ентусиазъм за колелата от лека сплав, които компанията разработва и произвежда, и за успехите, които вече 40 години се постигат с колелата на BBS във всеки състезателен клас. Един пример: Всички световни шампионати, спечелени от Михаел Шумахер за Ferrari, са били с колела на BBS.

Затова не е изненада, че Роман Мюлер има такива високи стандарти за себе си и опитния си екип: „Съвместно с водещите състезателни отбори искаме да разработим най-добрите в света колела от лека сплав, които ще осигурят това решаващо предимство от една стотна от секундата.“

40 години успешен партньор на автомобилизма

Историята на компанията е белязана от множество важни за развитието й събития. Още през 1972 г. BBS (основана през 1970 г.) произвежда колела от три части, състоящи се от централна главина, както и от външна и вътрешна джанта. Докато последните са налични в различни размери на склад, предварително монтираната главина се приспособява в кратки срокове към конкретните автомобили. С помощта на модулната система могат да се създават много версии по отношение на ширина, диаметър и изместване на джантата. „Такова индивидуално колело се завършва в рамките на една седмица“, казва Роман Мюлер, „и клиентът може да излезе със спортния си автомобил на пистата.“

Колелата от три части остават популярни, но днес има предимно еднокомпонентни лети колела, които се отливат или коват като едно монолитно тяло. Те съчетават лекото тегло на специалните сплави с максимална стабилност – без нито едно слабо място, както подчертава Роман Мюлер. За да се гарантира това, те преминават през множество производствени проверки в BBS Motorsport – най-напред преди машинната обработка, за да се провери дали качеството на материала съответства на стандартите. Следват измервания по време на самия процес, извършвани на металорежещите машини, и накрая – триизмерна 100% проверка в помещението за измерване.

BBS поставя нов етап в развитието си по отношение на теглото, устойчивостта и издръжливостта с разработването на кованите магнезиеви колела. За Роман Мюлер това е голям успех: „В началото на 90-те години Ferrari бе първият състезателен отбор, който използва нашите ковани магнезиеви колела във Формула 1. Днес тези колела са станали стандарт и за съжаление вече не сме единствените техни производители.“

Но не само по отношение на материалите, BBS Motorsport надминава всички по иновации, които задават нови стандарти в машинната обработка на метали. Съотношението между теглото и стабилността например може да се оптимизира чрез фрезоване на спиците. По този начин се отстраняват части на колелото, които нямат отношение към устойчивостта и поради това представляват ненужен баласт. Технологията, разработена първоначално от BBS, днес се копира от много други.

Новатори и в сферата на машинната обработка на метали

За да може да извършва икономично такива трудни процедури за машинна обработка на метали, производителят на колела трябва да разполага с идеалното оборудване в цеха. За целта Роман Мюлер разчита на двама основни доставчика: Mori Seiki доставя струговете, а Matsuura – фрезовите машини. Онова, което собственикът на фирмата цени най-много в тези доставчици, е постоянно високото им качество. Доставчикът за автомобилизма също така харесва обработващите центрове на Matsuura заради тяхната скорост: „Когато започнахме с високоскоростна машинна обработка на метали през 1999 г., тествахме центровете на различни производители. За нашите изисквания при обработката на леки сплави до този момент най-добрите резултати постигна FX70 на Matsuura.“

По онова време BBS обикновено получава незавършени заготовки, предварително изковани почти до окончателния вид на профилите, така че се налагат само дребни обичайни операции по фрезоване и пробиване. За да произвеждат така наречените близки до зададената форма заготовки, било необходимо да инвестират в много скъпи инструменти за коване – възможно на практика само при по-голямо количество единици, което, от друга страна, е рядкост в автомобилния спорт.

По тази причина екипът на Роман Мюлер започва да търси алтернатива и я открива при високоскоростната машинна обработка на заготовки, изковани като диск на колело. С помощта на машини за струговане и фрезоване те могли да придобият желания профил – конкретен за клиента с елементи на собствен стил. Роман Мюлер обяснява: „Ако инвестирате в скъпа ковашка щампа, се обвързвате за години напред. С нашата 5-осова фрезова машина придобихме гъвкавост и можем да реализираме идеи в рамките на 2 седмици и да ги представим на клиента.“

Технология на ЦПУ и задвижване от световния пазарен лидер

През следващите години BBS Motorsport остава верен на производителя Matsuura. Мениджърът на производството Франциско Серано си спомня: „От години използваме металообработващи машини с технология за управление и задвижване от FANUC и имаме отлични впечатления от тях. Продуктите са с изключително качество, което означава, че през всичките тези години никога не сме имали проблеми. Освен това структурата на менюто на ЦПУ-то е много опростена. През 2007 г. решихме да поръчаме машини на Matsuura с ЦПУ от серията 30i-A на FANUC.“ Той също така подчертава предимството, което осигурява унифицираността на продуктите на производителя на ЦПУ: Опитните работници, които познават FANUC, лесно могат да бъдат назначени да управляват други машини без необходимост от допълнително обучение. Освен това намаленото различие между устройствата за управление намалява разходите за обучение и грешките.

Машинните оператори носят основна отговорност за програмите на цифровото управление. Те се подпомагат от планировчици на работата, които използват външна CAD/CAM система особено за проектиране на елементи със сложни форми. За целта работникът получава завършени подпрограми, които той съчетава със собствените цикли на пробиване и струговане, за да асемблира главните програми. Освен това той интегрира необходимите програми за измерване, предназначени за проверка по време на процеса. Това звучи сложно, но със софтуера за програмиране на производственото оборудване Manual Guide i на FANUC е лесно да се изпълни. Този софтуер в основата си съчетава две концепции за програмиране, като позволява удобно диалогово програмиране от една страна и поддържащо програмиране в DIN ISO или с макроси от друга. По този начин всеки потребител, в зависимост от изискването и индивидуалните познания, може да избере оптималния за него метод на програмиране. Освен това различните методи могат лесно да се съчетават помежду си. Съществуващите DIN ISO програми могат лесно да се вмъкват и редактират допълнително.

Полезни функции на ЦПУ

При машинната обработка на колелата си BBS Motorsport търси да намери оптималния компромис между кратко време на обработка и висококачествена повърхностна обработка. На помощ им идват ЦПУ-тата от серия 30i-A на FANUC, с които са оборудвани обработващите центрове MAM72-63V на Matsuura и които са оптимално проектирани за високоскоростна (HSC) машинна обработка с пет оси. Това означава, че то е не само много бързо, но и предоставя на разположение множество софтуерни функции за машинна обработка с пет оси с цел оптимално използване на съществуващия потенциал на машината. За използване на HSC то предлага контролната система за автоматично подаване AICC. Зад този термин (AICC означава „контрол на профили с помощта на изкуствен интелект“) FANUC е комбинирала функции, които оптимизират програмите за ускорение и спиране и които могат автоматично да регулират скорости за машинна обработка на ъгли или сегменти от кръг. По този начин функционалността AICC до известна степен поема предварителен контрол, гарантирайки, че инструментът може да следва предначертаната траектория с висока степен на точност на профила.

Това е предимство например, когато се работи с конструкторски разработки, които са трудни за реализация, както обяснява мениджърът на производството Франциско Серано: „Наскоро трябваше да следваме траекторията на пробити отвори, чиито диаметър започваше от 0,4 мм и постепенно се увеличаваше. Дори при много малките радиуси ръбовете трябваше да бъдат остри като бръснач, което от своя страна изискваше сложна машинна обработка по време на фрезоването. С Matsuura, управлявана от контролер на FANUC, успяхме да постигнем идеални резултати.“

Принципно производственият екип на BBS се опитва да използва скорости на въртене до 27 000 об/мин при машинната обработка на леки сплави. За алуминий системата използва скорости на подаване от 8 до 10 м/сек, за магнезий – от 12 до 14 м/сек – за зареждане от 5 мм. За лесна настройка на параметрите BBS използва функцията за състояние на нивото на машинна обработка (Machining Level Condition Function), осигурена от ЦПУ серия 30i-A на FANUC, която позволява на потребителя да претегля коефициентите на прецизност, скорост и повърхностна обработка. След това управляващото устройство самостоятелно съчетава оптималната настройка на параметрите. По този начин се използва способността на управляващото устройство да обработва сплайнове и да оптимизира качеството на повърхностната обработка с помощта на функцията Nano Smoothing 2. Франциско Серано: „Заедно с приложните техници от Matsuura дефинирахме желаните данни за рязане и повърхностна обработка и с помощта на тази функция ги зададохме за всички машини. Това гарантира постоянно добри резултати от машинната обработка.“

Също така той оценява изключително високата наличност на всички компоненти на FANUC: „През последните 12 години ни се наложи да се обадим общо четири пъти до центъра за обслужване на клиенти на FANUC. В единия от случаите грешката бе наша, при два причината бе износване на материала и само един бе поради дефектна карта за достъп.“ Мениджърът на производството обобщава накрая така: „В крайна сметка, макар че машините и тяхната производителност са от решаващо значение, имахме толкова добри впечатления от управленията и задвижвания на FANUC, че тези компоненти са допълнителни фактори, които натежават за решението ни да закупим металообработваща машина.“

Колела за международния автомобилизъм

Независимо дали става въпрос за Формула 1, серията IndyCar, 24-часово рали или серия състезания за фирмен трофей, много състезателни екипи разчитат на над 40-годишния опит в разработването и производството на модели висококачествени колела, изработени от алуминий или магнезий, които BBS Motorsport им предлага. Специалистите, които отскоро се намират в Хаслах им Кинцигтал, доставят изцяло ковани колела или колела от няколко части, чиято цел е винаги да осигуряват максимална аеродинамика при минимално тегло и идеална устойчивост. Компанията, в която понастоящем работят 26 човека, има годишен капацитет на производство около 12 000 колела от лека сплав. Освен състезателните отбори сред най-важните й клиенти са индивидуалните мотористи. Общо погледнато около 40% от всички поръчки идват именно от тези клиенти. След периода на икономически трудности, който последва след обявяването в несъстоятелност на първоначалната компания-майка, успешният екип на BBS Motorsport започва начисто през 2012 г. като дружество с ограничена отговорност или както е на немски „GmbH“. Главният съдружник е японска компания, която от години снабдява с кованите колела на BBS автомобилите по азиатските пътища.