实现自主进化的日本切削加工的工匠们(PART1)
面向即将到来的AI机床时代锻炼想象力
利用5轴加工中心再现精巧的般若面具
株式会社正真铁工所位于神户市尖端技术型产业聚集地“神户高科技园区”的一角,创业50年来一直专注于切削加工,积累了大量成果。由于创始人真岛正一喜欢新事物等原因,大约20年前,该公司就领先于同行业其他公司率先引进了“5轴加工中心”,始终拥有最尖端的机床,一直追求高品质、高精度的零部件加工。目前,该公司经营的产品从火力发电装置的燃气轮机零部件到飞机和潜水艇的发动机零部件一应俱全。
从2010年前后开始,为了有效宣传其高超的技术实力,该公司除了普通的订单业务之外,还集中独创了切削加工技术,持续创造了作品。以完全切削而成的不锈钢平底杯和啤酒杯为开端,还制作了江户切子风格的玻璃杯、红酒杯以及日本的一种传统工艺品——般若面具。尤其是般若面具,可以说是利用5轴加工中心制作这一公司技术的集大成作品。该公司社长真岛昌伸说,“旅行时在土特产店看到木雕的般若面具时,就想试着通过5轴加工中心的切削加工再现这个工匠手工完成的精巧工艺”。制造时首先对180mm×180mm×300mm的铝合金块进行粗加工,然后利用整体立铣刀对般若的棱角、面部表情及皱纹等细节部分进行精加工,无需改变材料的夹持方式就能完成。“这种超精密加工光有高性能机床是无法完成的。我们有一个经营方针是‘充分发挥想象力制造!’。不仅如此,选择最合适的工具、研究切削工序、自主改良夹具等,技术人员的丰富想象力也必不可少。5年10年后配备AI(人工智能)的机床应该会普及,我们制作这
类作品也是为了锻炼AI所不具备的想象能力”。该公司凭借这款般若面具在5轴切削加工大赛“MACHINING EXPERTCONTEST”上当选日本十大代表企业之一,获得了高度评价(主办:德国汉诺威大学生产工程与机床研究所/技术合作伙伴:DMG森精机株式会社)。
株式会社正真铁工所 代表董事 真岛昌伸
与机床对话的工匠们
在最终产品向轻量化和小型化发展的现在,预计今后切削行业对超薄加工和超微细加工的需求也将日益高涨。真岛社长介绍说,“在这类加工领域,即使是配备AI的机床,应该也无法那么容易进行切削。目前,本公司正在挑战终极的薄型加工。那就是用铝合金再现厚度只有0.2mm的纸飞机形状。先将铝板厚度削薄至0.2mm,然后用整体立铣刀对表面进行微细加工制作而成,工件的厚度变得这么薄之后,力度的增减只要稍微出一点错,铝板就会弯曲、折断或者破损,因此必须非常谨慎而且尽量快速地进行切削”,制造部组长小南佑允介绍了身为匠人的执念,“虽然在平时的工作中也一样,但在微细加工中就更要做到一边‘与机器对话’一边加工,这一点至关重要。操作人员要用身体的一部分与机器
接触,凝神培养感性,通过肌肤感受声音和振动,并根据这种感觉,调整切削条件、夹具的形状和夹法等”。
优秀的工匠能在脑海中勾勒出产品完成之前的整个流程
“优秀的工匠只要看到图纸和简单的草图,就能领会设计者的意图,在脑海中
勾勒出产品完成之前的整个加工流程,想出又快又完美的制造方法。我认为这应该是日本工匠的强项。并不会因为属于自己的工作只到这部分为止,后面由别人来做就不多加思索,而是会随时考虑整体的工序,并把其中自己负责的部分做到最好。实际上,这款铝飞机我也只是用纸折出样品就交给了小南,是他与现场的员工一起合作完成的。他是一位优秀的工匠吧”,真岛社长笑着说。对此小南组长回答说,“我的技术还远远不够。我的理想是拥有像以前常驻本公司的合作公司的工匠那样的技术。他能使用通用车床和一把自己研磨的车刀,从粗加工到精加工,在谁看都是用NC 机床完成的加工精度和切削速度进行加工。连完成之前的工序管理和品质检查都是自己做。他的工匠技术绝对是无法模仿的,但精益求精的工匠精神有很多可以学习的地方”。
另外,真岛社长肯定地表示,“工匠必须具备感性。这种感性是通过不懈的
努力培养的”。“本公司为了培养优秀的工匠,会送新进公司的年轻员工焊接刀当
礼物。通过自己研磨焊接刀,用指尖确认刀头的形状,并亲身感受通用车床手动进给的感觉,让他们在年轻的时候就开始锻炼感性”。
三菱综合材料的切削工具适合加工难切削材料
该公司开始使用三菱综合材料公司的工具是在MIRACLE涂层立铣刀上市的2000年前后。三菱综合材料的数原介绍当时的情况说,“正真公司在那之前主要使用海外厂商的工具,我通过商社的人听说他们正在寻找质量更好的工具,因此登门拜访。正真很快便试用了三菱的工具,像铁一样锋利地切削不锈钢的情形令现场所有人都感到吃惊,从那以后就主要使用本公司的工具了”。真岛社长评价三菱综合材料的工具称,“锋利度好、寿命长、质量稳定。尤其是切削难切削材料64钛、55钛、镍、铬镍铁合金以及燃气轮机零部件使用的超耐热合金时,没有三菱简直无法想象”。
像“传教士”一样努力提高中小企业的地位
真岛社长说,随着全球化时代的到来,对降低成本的要求越来越高,在这种情况下,轻易地主动降低价格以获得工作的同行业公司不断增加。“在我们行业,已经成为常识的零部件加工费计算方法虽然大多都包含人工费和机床的费用,但不含工厂和事务所的租金、照明与煤气等燃料费以及品质管理和交货期管理产生的费用。本公司是在将这些必要费用全部计算在内的基础上做报价的,其中也有一些认为我们的价格比其他竞争公司高的客户。不过,在仔细说明费用计算的根据后,大多数情况下都能得到理解。希望我们能像‘传教士’那样,向同行和客户普及包含本来就需要的经费在内的费用计算方法,从而提高中小企业在日本切削加工行业整体的地位。另外,今后我们也会继续带着好奇心挑战新的加工,同时为日本机械加工产业的发展贡献一己之力”。-
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