北卡罗来纳州坎纳波利斯 — 与大多数汽车制造商一样，NASCAR 赛车队致力于制造更好、更便宜和更快的汽车零件。数以百计的财富 500 强领先品牌在令人回味的车辆涂装方案中引人注目，表明对这项运动的持续健康投资。
然而，任何精明的公司都以谨慎为准，赛车队正在寻找创造性的方式来节省开支钱。这包括在他们的机械车间运营中。 Stewart-Haas Racing 实现这一目标的方法之一是应用其 Mastercam CAD/CAM 软件（CNC 软件公司，康涅狄格州托兰）中的动态运动刀具路径。
Stewart-Haas Racing 是标题-获胜的 NASCAR 车队由三届 Monster Energy NASCAR 杯系列赛冠军 Tony Stewar 共同拥有t 和北美最大的 CNC 机床制造商 Haas Automation 的创始人 Gene Haas。
该组织在 Monster Energy NASCAR 杯系列赛中派出四名参赛者——Kevin Harvick 的第 4 名 Ford Fusion， Aric Almirola 的 10 号 Ford Fusion，Clint Bowyer 的 14 号 Ford Fusion 和 Kurt Busch 的 41 号 Ford Fusion。该团队还参加了 NASCAR XFINITY 系列赛，派出一名全职参赛者——科尔卡斯特的 00 号福特野马和一名兼职参赛者，98 号福特野马。 Stewart-Haas Racing 总部位于北卡罗来纳州坎纳波利斯，拥有 200,000 平方英尺（18,580 平方米）的设施，拥有约 370 名员工。
该公司的机加工车间占地 4000 平方英尺（372 平方米），非常活跃. Stewart-Haas Racing 一直在加强其制造战略，以自行制造更多以前外包的零件。这为团队提供了更好的质量控制、更短的交付时间并增加了对道具的保护繁琐的设计。 Stewart-Haas 采取更多措施简化了其设施清单（主要使用 Haas 机床）、制造流程和程序以及 CNC 零件编程——特别是使用新的动态运动刀具路径。
动态运动 CAM 刀具路径使刀具表现异常。由 Jerry Garwood 在这里编程的刀具运动由一套高度工程化的规则控制，这些规则既考虑了要去除金属的区域，也考虑了加工各个阶段材料的变化情况。解释
虽然这些高级 CAM 刀具路径已出现在 Mastercam 的最后几个版本中，并且大约在 10 年前首次推出，但它们对于制造业中的许多人来说仍然是新事物，并且正在不断改进和整合用于铣削和车削的更多产品功能。
这里有一个简短的解释：通常，传统的 CNC 程序基于几何边界。他们让工具进入材料，然后朝一个方向前进，直到遇到墙壁或其他障碍物，然后改变方向。该工具覆盖零件模型指定的所有区域，切割其路径中的任何区域。有时是材料，有时是低效的空气。
现在，更新的动态运动刀具路径使刀具表现得非常规。刀具运动由一套高度设计的规则控制，这些规则既考虑了要去除金属的区域，也考虑了加工各个阶段材料的变化情况。专有算法预见下一步，权衡备选方案，并根据不断变化的材料条件自动修改进给、步距和切削运动在切割零件时。
目标是通过控制横向力来更有效地去除材料，以避免产生过多热量。通常被称为“恒定切屑加载加工”，更平稳、更安全的运动（始终在切削中）减轻了切削刀具和机床的应力，延长了它们的使用寿命。
“我在切削加工中看到的最大变革去年我们车间全面采用了 Mastercam 的动态刀具路径，”Stewart-Haas Racing 的 CNC 机加工车间经理 John Simmons 说。
“它们非常强大。我们现在可以直接用大钢坯制造完整的零件，而不必制作较小的部件并将它们焊接在一起，”他说。 “动态刀具路径为我们提供了更多的刀具参与度，这减少了我们优化粗加工刀具路径的必要，并使我们能够更快地完成精加工操作。”
速度提高
举个例子关于速度究竟有多快，Simmons 将转向中心连杆组件作为受益于动态运动刀具路径的众多零件应用程序之一。转向连杆是连接转向箱和车轮的一个非常重要的部件。该零件开始于其 Haas 型号 VF6 TR（用于耳轴）50 锥度立式数控铣床，作为实心 150 磅（68 千克）合金钢棒，大约 4 英寸宽 × 5 英寸高 × 23.5 英寸长（102 × 127 × 597 毫米）。粗加工过程过去需要 12 个小时，现在通过应用“材料感知”刀具路径可以缩短到 7 个小时。
“我想说我们的效率提高了 60-75%，这不仅是切削时间， Simmons 说。
后续的 3D 轮廓铣削操作可精细化关键尺寸。 Simm 未公开公差、成品几何形状和零件重量出于竞争原因。然而，他提供了使用高级刀具路径在粗加工过程中提高切削效率的主要原因：
–最小步距以避免热量积聚和过大的侧向力；
–平滑减轻工具和机器上的压力的运动；
– 高主轴转速；
– 用于去除最多材料的切削的最大出屑槽啮合；
– 连续材料啮合（顺铣）以最大程度地减少空切；
– 动态调整步距以保持刀具负载恒定；
– 以最安全的方式将刀具呈现给材料的刀具进入策略角度；
– 材料“意识”，无论轮廓几何形状如何，都能使刀具保持一致、安全的切削状态（它修改路径，使切屑大小相同）；
微- 将切割机抬离零件地板或远离墙壁的升降机，这样热量就不会在重新定位期间调整切削速度时会积聚热量。
– 微升降机将刀具抬离零件底板或远离墙壁，这样热量就不会在重新定位期间调整切削速度时积聚.
“复杂技术”
除了重型 Haas VF6 TR VMC，Haas 车间还有 14 台其他机床。带有活铣头的 Haas CNC 车削中心是最近添加的，因为 Simmons 说它主要是车削零件，这些零件曾经外包，但现在内部采购。除了机加工操作，车间区域还有一个设备齐全的质量控制部门，仔细检查每个零件是否有缺陷。
“随着复杂技术在我们车间变得越来越普遍，我们从各个供应商那里得到的支持至关重要，”西蒙斯说。 “这不仅仅是拥有技术，我们还想确保我们获得了 mos不要将我们的投资用于最终节省资金、提高效率和制造具有竞争力的车辆。
“例如，向动态刀具路径思维方式的演变虽然带来好处，但可能很难驾驭， “ 他加了。 “你必须记住，在我职业生涯的近 15 年里，我都是一名 CNC 程序员。在 CNC Software 的应用工程师及其在我所在地区的经销商 Barefoot CNC 的帮助下，灯亮得更快。”
由机动车辆年鉴编辑 Bill Koenig 根据 CNC Software 提供的信息编辑。
