Výkonný CNC systém pro rychlá kola

Na špici startovního pole v obrábění

Společnost BBS Motorsport se spoléhá na soustružnická a frézovací centra značky FANUC.

Obrábění litých a kovaných polotovarů na kola vozů Formule 1 a jiných závodních vozů je závod s časem. BBS Motorsport je špičkovým výrobcem a vynikajících výsledků dosahuje díky strojům, mezi nimiž jsou i obráběcí centra Matsuura. Firma přitom upřednostňuje technologii řízení a pohonů od jedničky na světovém trhu, společnosti FANUC.

Není těžké si všimnout, že Roman Müller, generální ředitel firmy BBS Motorsport GmbH, je velkým příznivcem motoristických sportů. S nadšením mluví o kolech z lehkých slitin, která jeho firma vyvíjí a vyrábí, i o úspěších, kterých automobily na kolech BBS za uplynulých 40 let dosáhly ve všech sportovních kategoriích. Příklad: pro všechna první místa na světovém šampionátu, která získal pro Ferrari, si Michael Schumacher dojel na kolech BBS.

Není tedy žádným překvapením, že Roman Müller pro sebe i svůj zkušený tým používá tak přísná měřítka: „Spolupracujeme s předními závodními týmy a chceme vyvíjet ta nejlepší kola z lehkých slitin na světě. Taková, která jezdcům dají tu rozhodující výhodu setiny sekundy.“

Už 40 let úspěšným partnerem automobilového závodního sportu

V historii této firmy najdeme četné významné okamžiky vývoje. Již v roce 1972 firma BBS (založená v roce 1970) vyrobila trojdílná kola skládající se ze středového náboje a vnější a vnitřní obruče. Zatímco obruče jsou skladově dostupné v různých velikostech, předmontovaný náboj je zakázkově upraven pro konkrétní automobily. Díky tomuto modulárnímu systému lze vytvořit celou řadu verzí z hlediska velikosti, odstupu obruče a průměru. „takové zakázkové kolo vyrobíme během jednoho týdne,“ říká Roman Müller, „a zákazník může se svým sportovním vozem vyrazit na závodní dráhu.“

Trojdílná kola jsou oblíbená dosud, ačkoliv dnes se používají převážně jednodílná kola z lehkých slitin, která jsou lita nebo kována jako jeden kus. Ta spojují nízkou hmotnost speciálních slitin s maximální stabilitou – bez jakýchkoli slabých míst, podotýká Roman Müller. Aby bylo možno tyto vlastnosti zaručit, prochází kola ve firmě BBS Motorsport několika výrobními kontrolami – nejprve ještě před obráběním, kdy je ověřován soulad kvality materiálu se standardy. Poté následuje měření během opracování pomocí strojních nástrojů a poté kompletní trojrozměrná kontrola v měřicí místnosti.

Pokud jde o hmotnost, tuhost a odolnost, bylo pro firmu BBS významným milníkem vyvinutí kovaného hořčíkového kola. Pro Romana Müllera to byl velký úspěch: „Na počátku devadesátých let byl tým Ferrari prvním závodním týmem, který naše kovaná hořčíková kola použil ve vozech Formule 1. Dnes jsou taková kola standardem, ovšem zároveň už bohužel nejsme jejich jediní výrobci.“

Nejsou to však jen materiály, v nichž firma BBS Motorsport exceluje. Na svém kontě má i inovace v oblasti obrábění, které se staly novými standardy. Například poměr mezi hmotností a stabilitou lze optimalizovat pomocí frézování výpletu kola. Při tom jsou odstraněny ty části kola, které nejsou nezbytné z hlediska tuhosti a proto představují zbytečný balast. Tuto technologii jako první vytvořila firma BBS, dnes ji však napodobují mnozí další výrobci.

Náskok i v obrábění

Aby výrobce kol dokázal takové složité obrábění realizovat ekonomicky výhodně, musí být jeho výrobní závod perfektně vybaven. Pokud jde o obrábění, spoléhá se Roman Müller především na dva dodavatele: společnost Mori Seiki mu dodává soustruhy a firma Matsuura frézky. Na těchto dodavatelích přitom vlastník firmy oceňuje především jejich dlouhodobou kvalitu. Kromě toho tento dodavatel závodních kol chválí rychlost obráběcích center Matsuura: „Když jsme v roce 1999 s vysokorychlostním obráběním začínali, zkoušeli jsme centra od různých výrobců. Z hlediska našich požadavků na obrábění lehkých slitin dosáhl zdaleka nejlepších výsledků stroj FX70 od firmy Matsuura.“

Tehdy firma BBS zpravidla nakupovala nedokončené polotovary vykované do tvaru blízkého konečné podobě, takže bylo potřeba provést pouze frézování menšího rozsahu a vrtání. Při výrobě takových polotovarů blízkých konečné podobě bylo nezbytné investovat do velmi nákladných kovacích nástrojů – což ovšem bylo proveditelné jedině při větších výrobních sériích, které jsou ale v oblasti závodních automobilů vzácné.

Tým Romana Müllera tedy hledal alternativu a nalezl ji ve vysokorychlostním obrábění polotovarů vykovaných do tvaru disku. Ty bylo možno pomocí soustruhů a frézek vytvarovat do libovolného obrysu podle přání zákazníka včetně individuální stylizace. Roman Müller vysvětluje: „Pokud investujete do drahé kovací zápustky, máte na dlouhé roky svázané ruce. Zato naše pětiosá frézka nám dává takovou flexibilitu, že dokážeme nové nápady během dvou týdnů realizovat a předložit zákazníkovi.“

Technologie CNC a pohonů od jedničky na světovém trhu

V následujících letech firma BBS Motorsport zůstala věrná výrobci Matsuura. Výrobní manažer Francisco Serrano vzpomíná: „Dlouhé roky už používáme obráběcí stroje s ovládáním a pohonem od firmy FANUC a máme s nimi ty nejlepší zkušenosti. Jsou výjimečné kvality, což znamená, že jsme za ty roky neměli žádné problémy. Systém CNC navíc má velmi jednoduchou strukturu nabídek. V roce 2007 jsme se rozhodli objednat stroje Matsuura s CNC FANUC řady 30i-A.“ Poukazuje také na výhodu plynoucí z dlouhodobé konzistentnosti systémů CNC tohoto výrobce: zkušení pracovníci, kteří systémy firmy FANUC již znají, mohou snadno přecházet na jiné stroje, aniž by potřebovali další školení. A co víc, menší variabilita ovládacích prvků snižuje náklady na školení a riziko chyb.

Obsluha strojů je zodpovědná především za programy NC. Podporují je plánovači, kteří používají externí systém CAD/CAM. Ti se zabývají především designem prvků se složitými tvary. Pro tyto účely pracovníci obdrží hotové podprogramy, které poté zkombinují s vlastními vrtacími a soustružícími cykly a vytvoří tak hlavní programy. Do nich dále začlení nezbytné měřicí programy, které zajistí kontrolu v průběhu výrobního procesu. Zní to složitě, nicméně se softwarem pro dílenské programování Manual Guide i od firmy FANUC je to snadné. Tento software v podstatě spojuje dva druhy programování tím, že na jednu stranu umožňuje pohodlné programování pomocí dialogových oken a na druhou stranu podporuje programování podle normy DIN ISO nebo pomocí maker. Každý uživatel si tak může vybrat optimální způsob programování podle svých znalostí a potřeb. A co víc, různé metody lze snadno vzájemně kombinovat. Lze například jednoduše zadat stávající programy DIN ISO a dále je upravovat.

Užitečné funkce CNC

Při obrábění kol se firma BBS Motorsport snaží nalézt optimální kompromis mezi krátkou dobou zpracování a vysokou kvalitu povrchové úpravy. Podporuje ji v tom řízení CNC řady 30i-A od firmy FANUC, kterým jsou obráběcí centra Matsuura MAM72-63V vybavena a které je optimální pro vysokorychlostní (HSC) a pětiosé obrábění. To znamená, že je nejenom velice rychlé, ale také nabízí celou řadu softwarových funkcí pro pětiosé obrábění, které umožňují optimálně využít stávající potenciál stroje. Pro vysokorychlostní obrábění nabízí řídicí systém automatického podávání AICC. Touto zkratkou – AICC znamená Artifical Intelligence Contour Control (obrysové řízení pomocí umělé inteligence) – firma FANUC nazývá skupinu funkcí optimalizujících akcelerační a brzdící postupy a schopných automaticky přizpůsobit rychlost při obrábění rohů nebo kruhových segmentů. Funkce AICC tedy do jisté míry nahrazují pokročilé ovládání, protože díky nim nástroj dokáže sledovat předepsanou dráhu s vysokou obrysovou přesností.

To je výhoda například při práci s designovými studiemi, jejichž realizace je značně náročná. Výrobní manažer Francisco Serrano vysvětluje: „Nedávno jsme museli realizovat dráhu obsahující vrtané otvory, jejichž průměr začínal na 0,4 mm a postupně se zvětšoval. I u takto malých průměrů musely být hrany dokonale ostré, což vyžadovalo složité obrábění během frézování. Díky strojům Matsuura s ovládáním FANUC jsme v tomto úkolu dokonale uspěli.“

Obecně se výrobní tým společnosti BBS snaží při obrábění lehkých slitin využívat rychlost až 27 000 ot./min^-1 . U hliníku systém používá rychlost podávání 8 až 10 m/s, u hořčíku 12 až 14 m/s při 5 mm přisunování. K usnadnění nastavování parametrů používá BBS funkci Machining Level Condition obsaženou v řídicí jednotce FANUC CNC 30i-A. Ta uživateli umožňuje stanovit váhy pro faktory přesnosti, rychlosti a povrchové úpravy. Řídicí jednotka pak nezávisle stanoví optimální sadu parametrů. Při tom zároveň využívá schopnost pracovat s křivkami a optimalizovat kvalitu povrchové úpravy pomocí funkce Nano Smoothing 2. Francisco Serrano: „Spolu s aplikačními techniky z firmy Matsuura definujeme požadované parametry řezání a povrchové úpravy a pomocí této funkce je nastavíme na všechny stroje. To umožňuje dosahovat konzistentně dobrých výsledků obrábění.“

Serrano také oceňuje velmi dobrou dostupnost všech komponent od firmy FANUC: „Za posledních 12 let jsme pouze čtyřikrát potřebovali telefonovat na oddělení služeb zákazníkům společnosti FANUC. V jednom případě šlo o naši chybu, ve dvou bylo na vině opotřebení materiálu a pouze jednou šlo o vadnou přístupovou kartu.“ Výrobní manažer závěrem shrnuje: „Ačkoliv ve výsledku rozhodují stroje a jejich výkon, s řídicími prvky a pohony FANUC máme tak dobré zkušenosti, že se při nákupu obráběcích strojů na našem rozhodování podílí i tyto komponenty .“

Kola pro mezinárodní závodní sport

Ať už jde o Formuli 1, sérii závodů IndyCar, 24hodinové závody, soutěžní závodění nebo značkové závody, celá řada závodních týmů se spoléhá na více než 40leté zkušenosti, která má firma BBS Motorsport s vývojem a výrobou špičkových kol z hliníku nebo hořčíku. Tento specializovaný výrobce z německého města Haslach im Kinzigtal dodává plně kovaná nebo vícedílná kola, u nichž je vždy cílem co nejlepší aerodynamika při minimální váze a ideální tuhosti. Ročně tato firma s 26 zaměstnanci vyrobí asi 12 000 kol z lehké slitiny. Kromě závodních týmů patří mezi její významné zákazníky i soukromí motoristé. Od klientů z této kategorie přichází celkem asi 40 % všech objednávek. Po ekonomicky náročném období, které následovalo po úpadku původní rodičovské společnosti, se úspěšnému týmu firmy BBS Motorsport v roce 2012 podařil nový začátek jako německé společnosti s ručením omezením (GmbH). Jejím hlavním podílníkem je japonská společnost, která dlouhé roky dodávala kovaná kola BBS na asijské silnice.