探访日进工具公司:创新小径端铣刀,开拓精密微细加工新领域

科技   2024-11-16 18:08   日本  

随着产品小型化和高性能化的发展,模具和零件的精密微细加工中小径工具的重要性日益增加。日进工具公司在小径端铣刀领域拥有其他公司无法比拟的多样化产品线,满足了用户的期望。针对小径端铣刀制造的挑战——“变异性”,日进工具通过独自设计的工具磨削机和在线工具测量系统予以解决。在产品开发中,日进工具通过①工具设计与试制、②性能验证、③要素技术开发等环节分工协作,以顺畅推进PDCA循环,缩短开发周期。近年来,日进工具公司专注于五轴加工机上使用的小径端铣刀的开发,并探索利用五轴机的优势以更高精度和高效率进行加工的方法。面对加工材料的高硬度化和需求精度的提升,如何响应多样化的需求?我们采访了负责产品开发的四位技术专家。

问:请介绍贵公司超硬小径端铣刀的优势及与其他公司的差异化特点。

远藤:我们公司的小径端铣刀专注于φ6mm以下的产品,在精密微细加工领域具有优势。由于我们专注于φ6mm以下的小径产品,与其他提供多种尺寸产品的公司相比,我们在小径端铣刀领域积累了细致的技术经验,这也是我们的差异化所在。此外,虽然超硬工具是我们的主力产品,但我们也提供采用cBN(立方氮化硼)和PCD(多晶金刚石)材料的工具,并且已确立了这些比超硬材料更硬的研削技术,并实现了产品化。

问:既然专注于φ6mm以下的产品,贵公司提供的最小直径工具是多少?

远藤:我们在2005年推出了φ0.01mm的一刃超硬微型端铣刀“Micro Edge”。当时需求不多,但随着部件小型化的发展,这类产品的使用场景逐渐增多。目前,使用φ0.03mm或φ0.05mm端铣刀进行加工的客户也有所增加。

问:小径端铣刀的质量保证似乎很困难。

远藤:的确如此。我们公司的“制造行动指针”明确提出“提供稳定、无变异、高性能的产品!”,这正是客户的需求所在。为了在所有产品中实现这一指针,在生产过程中,我们使用了独自设计的工具磨削机“TGM”和专用工具磨削程序,并在生产过程中自动测量工具尺寸,确保工具的稳定性和高精度。通过名为“Orange FC活动”的改进活动,我们解决现场问题并进行升级。此外,在开发中,我们也拥有多台精密微细加工用高速加工中心(MC),利用开发的工具提出加工技术建议。


为进行切削验证,公司拥有多台精密微细加工用高速加工中心。

问:自动测量系统是怎样的?

渡边:这是一个利用图像或激光测量工具尺寸的系统。在量产过程中实时测量,并将测量数据反馈给机器,以确保稳定的产品质量。虽然工厂内部温度管理严格,但即使微小的温度变化也会影响工具尺寸,通过测量系统来弥补这一点。

高硬度材料和镜面加工表现出色

问:请介绍贵公司产品的代名词“无限涂层Premium Plus”系列的特点和使用优势。

铃木:无限涂层Premium Plus是一种专门用于加工60~70HRC高硬度材料的涂层。高硬度材料的加工相比普通硬度的工件在切削时产生更多的热、摩擦力和冲击力。因此,无限涂层Premium Plus通过结合三种膜层结构,实现了对切削热、摩擦和冲击的抗性和剥离难度。此外,这一系列产品比传统产品精度更高。例如在球头铣刀和R铣刀中,R精度和刀径公差都比以往产品更严格,并且具有高耐磨性,可以高精度加工高硬度材料,主要面向高硬度材料模具的直铣加工。

问:贵公司的cBN工具有哪些特点?

郡川:cBN材料的硬度约为超硬合金的三倍,且具有优越的耐热性。但另一方面,它的韧性较低,不适合高负荷的粗加工。因此,我们的cBN工具在高硬度材料的精加工中效果显著,能够长时间、高精度、高质量地进行加工。工具形状涵盖方头铣刀、球头铣刀、R铣刀等11个型号,适用于各种场景。

问:这些产品已经存在多长时间了?

郡川:大约20年前我们首次实现了产品化。当时,市场上几乎没有φ2mm以下的小径cBN端铣刀,只有插入式或较大直径的焊接式端铣刀。注意到客户逐渐增加对高硬度材料直铣加工的需求,我们开始研发小径cBN端铣刀。尽管研磨非常硬的cBN材料困难重重,但通过改进砂轮和研磨条件,我们最终实现了产品化。最近,我们推出了R0.01~0.05的两刃球头铣刀“SMB200”作为新产品。

问:最近PCD工具也备受关注。

远藤:PCD工具因能实现高镜面加工而受到好评。例如,结合PCD球头铣刀和五轴加工机,可以将圆筒内表面的透镜阵列加工至镜面。我们自信这款产品能缩短模具的抛光时间,甚至无需抛光。


五轴加工机加工STAVAX(52HRC)材质的透镜阵列实例。

利用五感解读切削现象

问:请介绍一下负责开发这些产品的开发部门。

渡边:我们所属的开发部门同时进行产品开发和生产技术开发。部门内设有四个科,产品开发由“设计开发科”、“研究开发科”和“新事业开发科”负责,工厂内工具测量和自动化等生产技术开发则由“生产技术科”负责。

问:负责产品开发的科有三个吗?

渡边:是的。设计开发科负责工具的设计和试制。设计师从头开始设计工具,并在工具磨削机上试制各种形状的工具,同时编程进行研磨。研究开发科负责评价试制的工具。我们使用精密微细加工用高速MC进行测试加工,评估测试工件的形状精度和表面粗糙度,找出改进点。新事业开发科则着眼于“技术创新”,进行要素技术的开发。例如,未来研究除研削之外的工具制造方法。

问:产品开发中重要的是什么?

渡边:重视通过五感感受工具与工件接触的状态。尽管最近机内拍摄设备、切削动力计和切削模拟器发展迅速,能够收集大量信息,但观察切削情况、听切削音、触摸加工后的工件来寻找问题解决的线索,仍是开发的原点。

问:工具开发需要多长时间?

远藤:视具体情况而定。长的需要近一年,短的则可能一个月完成。在开发时间有限的情况下,开发成员有时会暂时放下各自的工作,全力投入某个产品的开发。这种灵活的开发体制也是我们的优势之一。

问:开发部门的人才培养是否通过在职培训(OJT)进行?

铃木:是的。我们研究开发科的工作没有固定模式,评价方法根据主题而异。不是按照固定的模式教授,而是由前辈指出需要注意的地方,从相对简单的任务开始,逐渐熟悉工作。

渡边:我年轻时有时间学习,现在的年轻人必须在实际工作中学习并取得成果,非常不容易。铃木君和郡川君都做得很好。

五轴加工机产品的开发

问:开发部门近期重点开发的主题是什么?

铃木:我们正在大力开发五轴加工机用工具。随着五轴机自身精度的提高,越来越多客户反馈已导入五轴机。与三轴机相比,五轴机可以缩短工具突出量,增强工具刚性。目前我们的产品线中适用于五轴机的端铣刀较少,因此正在开发充分利用五轴机特性的工具。

问:充分利用五轴机特性需要什么样的端铣刀?

铃木:在三轴机中,主要使用工具尖端作为切削点,而五轴机可以更自由地选择切削点,因此需要在非尖端切削点也能发挥加工性能的刀形。

远藤:充分利用五轴机易于避免干涉的特性,还需要缩短刀长、提高刚性的工具。工具刚性提高后,加工更容易实现高效率和高精度。此外,由于五轴机增加了加工选项,选择工具时需要考虑的因素也增加了。为此,我们开发适用于各种条件的端铣刀。

掘掘潜在需求

问:贵公司一直专注于小径端铣刀的产品开发,您认为未来需要什么样的工具?

郡川:我认为未来会需要附加值更高的产品。重点在于高精度化和高效率化。最近,随着电动汽车和燃料电池车的逐渐普及,我们了解到模具加工对高精度的需求越来越高。此外,随着物价和能源费用的上涨,成本削减的需求也在增加。为应对这些需求,需要能够长时间、高精度、高质量稳定加工的工具,以及长时间、高效率加工的工具。我本人一直从事cBN工具的开发,因此希望在其中追求更高的附加值。

问:近年来工厂的数字化进程加快,作为工具制造商,您有哪些建议?

郡川:大约三年前,我们开始提供一种服务,通过扫描工具盒上的二维码,客户可以立即查看切削条件和样品加工数据。目前这项服务仅适用于部分产品,但我们计划将其推广到更多产品,并充实可获取的信息。

问:最后,您能谈谈未来产品开发的重要原则吗?

远藤:有四点。第一是从技术优势中挖掘出需求。将客户未察觉的需求与我们拥有的技术相结合,打造真正满足客户需求的产品。第二是根据制造行动指针进行工具设计并向客户提供信息。第三是进一步发展满足自动化需求的工具设计和技术数据提供。第四是以公司的座右铭“明亮、愉快、创造”为宗旨,从年轻员工到经验丰富的员工,全体团结一致,有时也要开些玩笑,以实现公司提出的“创造未来制造”的目标。通过坚持这些原则,我们希望实现公司的愿景。

从左到右依次是:开发集团长兼设计开发课课长远藤孝政先生、开发集团新业务开发课课长渡边健志先生、开发集团研究开发课主任铃木岳史先生、开发集团设计开发课主任助理郡川圣弥先生。


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