日本模具企業(yè)的第一項(xiàng)魅力即超精密。這是指制造超過中國模具的高精度模具,日本企業(yè)能夠高品質(zhì)地制造高難度形狀的工件。 比如,Canon Mold(總部:茨城縣笠間市)制造出了能夠采用樹脂材料形成單反數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦(AF)部使用的二次成像透鏡的模具部件(圖1)*3。該透鏡可使經(jīng)由反光鏡從攝影鏡頭進(jìn)入AF光學(xué)系統(tǒng)的反射光光束在AF傳感器(AF用攝像元件)上再成像。由于其精度會(huì)對(duì)焦點(diǎn)偏移量(焦距量)產(chǎn)生影響,因此是決定單反數(shù)碼相機(jī)性能的重要部件之一。*3 Canon Mold將二次成像透鏡稱為“眼鏡透鏡(Megane Lens)” 二次成像透鏡采用在長(zhǎng)方形小樹脂板上排列多個(gè)半徑1.5mm、寬1.3mm的球面的構(gòu)造(圖1、2)。通過在中央部分排列4個(gè)球面,并在其左右各局部重疊兩個(gè)球面來構(gòu)成透鏡。為了能夠以射出成型工藝來制造該透鏡,該公司將其模具精度提高到了形狀精度為0.6μm、位置精度為0.2μm的超高水平。 圖1 二次成像透鏡的模具部件(Canon Mold制造)該透鏡是用于單反數(shù)碼相機(jī)AF部的高附加值部件,需要制造經(jīng)過超高精度加工的模具(a)。(b)為放大后的模具照片。 圖2 成型后的二次成像透鏡通過對(duì)熱可塑性高功能樹脂進(jìn)行射出成型加工而成。前端附帶的4個(gè)部件為二次成像透鏡(a)。(b)為放大后的該透鏡照片。 這是在Canon Mold擁有的模具加工技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合使用該公司內(nèi)部制造的機(jī)床和測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)的!安皇褂脙(nèi)部制造的裝置的話,就達(dá)不到如此高的精度”(Canon Mold的解說員)。采用的樹脂是日本瑞翁(Zeon)的熱可塑性高功能樹脂聚環(huán)烯烴聚合物(COP)“ZEONEX”。0.1mm見方×4800個(gè)貫通孔 日本Sansyu Finetool(總部:愛知縣高浜市)開發(fā)出了通過精密加工技術(shù)自主制造的模具制造的手機(jī)掛件樣品。球體上帶金屬板,球體部分為開有大量小孔的網(wǎng)眼狀。而且金屬板上還以樹脂顯色法標(biāo)有文字(圖3)。 圖3 手機(jī)掛件(Sansyu Finetool制造)利用通過精密加工技術(shù)制造的模具進(jìn)行成型的樹脂部件樣品(a)。球體部分制成了網(wǎng)眼狀(b)。球面上開有4800個(gè)0.1mm見方的小貫通孔。 球體采用的樹脂為聚縮醛(POM)。球面上合計(jì)開有4800個(gè)0.1mm見方的小貫通孔。其中內(nèi)置有蓄光球,短暫受光后拿到暗處的話,便可透過小貫通孔看到光。要逐一均勻地形成這些貫通孔,就需要使用以公差±3μm的精度對(duì)模具進(jìn)行加工的技術(shù)。Sansyu Finetool董事長(zhǎng)神谷昭司表示:“還沒有中國廠商能夠制造出可使如此多的孔全部精確成型的模具! Sansyu Finetool在這一精密加工中組合使用了裝飾技術(shù)。在金屬板上使用了通過照射激光來顯色的彈性材料。照射光斑直徑為50μ~100μm的釩酸釔(YVO4)激光,就會(huì)顯示出粉色、淡藍(lán)色及黃色中的任意一種顏色。雖然僅限3種顏色,但與印刷不同,不使用油墨,因此循環(huán)再利用性出色。另外,由于無需制版,可省去干燥工序,所以“成本有望比印刷更低”(該公司)。 組裝采用自動(dòng)化方式,組裝設(shè)備及裝置為該公司內(nèi)部制造。具體組裝時(shí)先對(duì)球體上下半球分別進(jìn)行成型,在下側(cè)球中內(nèi)置蓄光球,并從上面蓋上上半球。然后再利用超聲波對(duì)兩半球的圓周狀邊界部分進(jìn)行焊接,制成球體。最后在蓋在上面的上半球的頂點(diǎn)處開孔,并從此處插入金屬板。 本田工程開發(fā)高速高精度機(jī)床,力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)±0.01mm以下加工精度 本田工程(Honda Engineering,總部:栃木縣芳賀町)正在開發(fā)面向車體模具加工用途的高速高精度機(jī)床。在日本金屬?zèng)_壓工業(yè)協(xié)會(huì)主辦的演講會(huì)上,本田工程的摩托車、汽車及通用車體塑型部門執(zhí)行董事田岡秀樹公布了這一消息。雖然以前該公司通過導(dǎo)入數(shù)字技術(shù)提高了速度和精度,但要想進(jìn)一步縮短模具加工時(shí)間,“現(xiàn)有的機(jī)床已經(jīng)達(dá)到了極限”(田岡)。因此,該公司開始開發(fā)可滿足更高速度及精度需求的新型機(jī)床。 本田工程的目標(biāo)是開發(fā)出加工精度在±0.01mm以下、平均切削進(jìn)給速度在10m/分以上的機(jī)床。力爭(zhēng)由此實(shí)現(xiàn)包括精加工在內(nèi)的模具加工的自動(dòng)化,即省去手工精加工工序。 利用現(xiàn)有機(jī)床時(shí),縮短加工時(shí)間的話表面粗糙度就會(huì)增大,在刀具磨損及加工時(shí)溫度變化的影響下容易產(chǎn)生加工落差,而且切削條件不合適時(shí)還有可能發(fā)生微小缺損,因此需要通過手工來進(jìn)行精加工作業(yè)。 本田工程的調(diào)查結(jié)果顯示,即使是目前為世界最高水平的機(jī)床,其加工精度不過只有±0.03mm,且平均切削進(jìn)給速度也僅為6.8m/分鐘。如果再提高速度的話,就會(huì)出現(xiàn)橫軌(Cross Rail)*a移動(dòng)量增大、刀具前端晃動(dòng)以及滾珠絲杠產(chǎn)生撓曲的問題。雖然降低切削速度的話便可實(shí)現(xiàn)省去手工精加工工序的高精度切削,但這樣便無法縮短加工時(shí)間,因此本田工程放棄了這一方法。 *a 橫軌是指安裝在構(gòu)成機(jī)床機(jī)身的框架上、具有可上下調(diào)節(jié)的導(dǎo)軌面的梁 本田工程將力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)高剛性定位及驅(qū)動(dòng)重量最小化,并開發(fā)出高性能立銑刀及高速NC(數(shù)控)技術(shù),通過逐一解決這些課題來開發(fā)新型機(jī)床,通過開發(fā)新機(jī)床來提高模具加工速度。 |