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目錄
? 將支撐機(jī)械加工的“切削工具磨削”技術(shù)傳承給未來
? 如今依然不可或缺的切削工具磨削“手感與訣竅”
? 如藝術(shù)品般的切削工具
? 百年一遇的大變革期
現(xiàn)在,以3D打印、AI技術(shù)為代表,數(shù)字化備受矚目。汽車行業(yè)生產(chǎn)一線卻依舊存在著一些依靠“老手藝”而運(yùn)轉(zhuǎn)的部門。
ToyotaTimes將聚焦這些用自身精湛技藝支撐起汽車行業(yè)的“匠人”們,并開啟一個(gè)直指日本制造業(yè)精髓的新特輯“支撐日本汽車制造業(yè)的匠人們”。
本期ToyotaTimes為您帶來有著“切削工具達(dá)人”之稱的工具維修專家林哲平的后篇報(bào)道。
第10期 維修和管理機(jī)械加工工具的“切削工具達(dá)人”林哲平
豐田汽車 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)制造基礎(chǔ)技術(shù)部 第2工具維修科 組長(zhǎng)
以往,林哲平主要負(fù)責(zé)與造物相關(guān)的工作,日常維護(hù)管理、改良研發(fā)生產(chǎn)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)單元中所要使用到的切削工具。
但現(xiàn)在除上述工作外,他還肩負(fù)著另外一項(xiàng)重任。那就是為未來豐田汽車制造考慮,將手工制作切削工具技術(shù)、維護(hù)技術(shù)的手感與訣竅傳承給下一代。
當(dāng)今的生產(chǎn)一線中,使用人工手磨切削工具的手動(dòng)加工機(jī)已經(jīng)不常見了。自30年前的20世紀(jì)90年代開始,隨著被稱為自動(dòng)加工機(jī)的NC(數(shù)控)設(shè)備導(dǎo)入后,一線生產(chǎn)機(jī)械加工的主角就變成了大型自動(dòng)加工機(jī)。除試制一線外,幾乎沒有了手動(dòng)加工機(jī)的用武之地。
因此導(dǎo)致各個(gè)生產(chǎn)一線中再也見不到使用手動(dòng)加工機(jī)進(jìn)行金屬加工的畫面,手工維護(hù)切削工具的場(chǎng)景也隨之消失。長(zhǎng)此以往,林哲平剛?cè)牍緯r(shí)在集中磨削室(簡(jiǎn)稱集磨)人人都要掌握的“切削工具磨削基本技術(shù)”與“切削工具磨削的手感與訣竅”即將失傳。
日本國(guó)內(nèi)共有8處集磨據(jù)點(diǎn),其中位于總公司工廠的集磨室是唯一一個(gè)擁有能夠鍛煉手動(dòng)加工機(jī)學(xué)習(xí)設(shè)備的地方。在這里,年輕員工們可以實(shí)踐學(xué)習(xí)切削工具的使用方法、手動(dòng)維護(hù)切削工具刃面的know-how、鍛煉手感與訣竅。他們可以從原則、原理上理解與機(jī)械加工相應(yīng)的切削工具種類、使用方式、如何手工磨削工具刃面形狀、維護(hù)方法等知識(shí),邊實(shí)踐邊學(xué)習(xí)。在我們采訪時(shí),正巧趕上林哲平在指導(dǎo)一位年輕員工制作與維護(hù)鉆頭。
上圖中的林哲平正在默默守候著進(jìn)行磨削研修中的年輕員工。出于尊重獨(dú)立性的考慮,他選擇盡量不去打擾學(xué)員。
“在生產(chǎn)一線中,如果機(jī)械加工機(jī)不出故障的話,那么一切都不是問題??梢坏┯龅揭馔馇闆r,自動(dòng)加工機(jī)突然無法進(jìn)行精度加工的話又要如何去解決呢?這就需要員工精通自動(dòng)加工機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),依靠扎實(shí)的加工原理、原則去判斷了。否則問題很難被排除?!?
林哲平表示,員工需要能夠從感官上理解機(jī)床中原料與切削工具處于什么狀態(tài)、為什么會(huì)發(fā)生這種情況、怎樣才能改善這種狀態(tài)等問題。為此,員工要非常熟悉基本切削工具的特征與特性,懂得手動(dòng)維護(hù)切削工具的技法,習(xí)得手感與訣竅。
“甚至,也有可能會(huì)發(fā)生無法使用自動(dòng)機(jī)械加工的情況。屆時(shí)我們必須能夠運(yùn)用手動(dòng)加工的方式代替機(jī)械加工,磨削切削工具,維持零件生產(chǎn)工作。為此,讓年輕員工承襲手動(dòng)切削工具的維護(hù)技能,掌握手感與訣竅是十分必要的做法?!?
為此,林哲平正在努力將自己進(jìn)入公司時(shí)邊忙工作邊掌握的技能、手感與訣竅,傾囊相授于年輕員工們。
在技能傳承工作區(qū),擺放著幾十年前在集磨室使用過的手動(dòng)加工機(jī)械。
“回想起來,我覺得自己很幸運(yùn)。有機(jī)會(huì)同時(shí)接觸過手動(dòng)與機(jī)械兩種加工方式,也體驗(yàn)過各種切削工具的維護(hù)工作?!?/p>
隨著生產(chǎn)一線機(jī)械加工的主角從手動(dòng)加工機(jī)變?yōu)镹C(數(shù)控)自動(dòng)機(jī)械與CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控)加工機(jī)后,切削工具維護(hù)工作也逐漸向機(jī)械化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)變。
20世紀(jì)50年代到80年代期間,工具的磨削還是以“手動(dòng)磨削”方式為主,工作人員需要鍛煉自身的手感與訣竅,憑借感官上的肌肉記憶工作。但進(jìn)入到20世紀(jì)90年代后,工廠內(nèi)開始引進(jìn)數(shù)控機(jī)械?,F(xiàn)在,以萬分之一毫米為單位進(jìn)行工具磨削的精密加工機(jī)也開始被廣泛使用。
如今,曾在手工作業(yè)與使用手動(dòng)機(jī)械時(shí)代中不可或缺的手感與訣竅,以及負(fù)責(zé)維護(hù)機(jī)械加工一線所需切削工具的集磨室,均光彩不再。但如上所述,一旦發(fā)生無法使用自動(dòng)機(jī)械的緊急情況時(shí),利用手動(dòng)機(jī)械維持生產(chǎn)則顯得尤為重要,因此手工操作技術(shù)的傳承必不可少。
這次研修的課題是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將鉆頭磨削成指定尺寸角度與寬度的形狀。
“在我剛進(jìn)入公司時(shí)前輩們就教導(dǎo)過我,機(jī)械加工和切削工具維護(hù)需要依靠‘五感’來完成。磨削刃面時(shí)要依靠視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等五感去判斷。通過觀察外觀、手感、磨削時(shí)的火花與削面顏色、磨粒等形態(tài),整體把握磨削狀態(tài)的基本情況?!?
年輕員工在進(jìn)行磨削工作時(shí),慎重地用卡尺邊測(cè)量邊作業(yè)。
譬如,在對(duì)金屬進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)火花。我們不知道這是好事還是壞事。但由于產(chǎn)生火花會(huì)使原材料溫度升高,所以在加工時(shí)盡量控制火花產(chǎn)生。因此,員工們則會(huì)更加小心盡量在作業(yè)時(shí)不產(chǎn)生火花。另外,加工時(shí)還可以通過原材料的顏色與味道來判斷加工工作的成功與否。
上圖為能夠放大確認(rèn)小工具尖端刃面形狀的光學(xué)投影磨床。
年輕員工研修工作間內(nèi)還有一臺(tái)光學(xué)投影磨床,它能夠測(cè)量磨好后的刃面尖端尺寸,放大工具的尖端,方便磨削尖端刃面。工作人員使用這種機(jī)械,得以實(shí)現(xiàn)通過自身視覺確認(rèn)制作切削工具的高精度刃面。
林哲平在工作間里為我們演示了一種叫做“蠟燭研磨”的高難技法。當(dāng)用鉆頭在薄金屬板材上鉆孔加工時(shí),鉆頭貫通板材后,背面一般會(huì)出現(xiàn)凸起或鋸齒痕跡,為防止這種現(xiàn)象發(fā)生就要用到如蠟燭形的背孔鉆頭。
上圖為正在認(rèn)真進(jìn)行“蠟燭研磨”工作的林哲平,完全使用手工方式在作業(yè)。
“蠟燭研磨”技法需要將鉆頭的中心磨削成鑿子型,再將鉆頭前端磨削成四角錐形,并磨出兩個(gè)刃面,使鉆頭中心突出。如此具有難度的加工手法,林哲平卻能夠徒手快速完成,眨眼間一個(gè)嶄新的蠟燭形背孔鉆頭就誕生了。
上圖為正在用磨床磨平鉆頭前端形狀的情景。工作人員需要通過火花的顏色與指尖觸感判斷作業(yè)。
用千分表測(cè)量鉆頭刃面高度的平衡與形狀。
“這項(xiàng)工作需要員工心靈手巧,但更重要的是要有旺盛的‘制作’欲望。直覺、技巧、手感都因人而異,在指導(dǎo)學(xué)員時(shí)我雖然會(huì)給出提示,但不太可能手把手教學(xué)。學(xué)員們需要自己去思考,去嘗試,逐漸掌握屬于自己的手感與訣竅?!?
林哲平看著出于自己之手的鉆頭,謙虛地表示還不甚完美。
當(dāng)我們將照相機(jī)鏡頭對(duì)準(zhǔn)這枚林哲平磨削的鉆頭刃尖時(shí),不禁為之一振。不僅這一個(gè)鉆頭,采訪中我們見到的所有切削工具,從刃尖到表面做工等細(xì)節(jié)來看,無一例外全都完美驚人。
上圖為研磨完成的蠟燭形背孔鉆頭。其美麗的紋理令人印象深刻。使用這種鉆頭鉆孔,可以減少加工板材背面毛刺的工序。
雖然制造商品所用的切削工具很少會(huì)出現(xiàn)在消費(fèi)者面前,但實(shí)際上,制造一個(gè)切削工具所涉及到的機(jī)械加工歷史與know-how甚至超越了商品本身。這種凝結(jié)匠人技能的工具堪稱“藝術(shù)品”。而豐田的汽車,則就是由這些“藝術(shù)品”制造而成。
維護(hù)、再生這種“如藝術(shù)品般切削工具”的匠人技能,是豐田造物的基石,想必這份價(jià)值在未來也永不會(huì)貶值。
汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在正處于百年一遇的大變革時(shí)期。林哲平與集磨室的工作人員們,除了傳承切削工具技能外,也開始了面向大變革的新挑戰(zhàn)。
他們開始嘗試研發(fā)制作前所未有過的切削工具。通過制作應(yīng)對(duì)全新作業(yè)方式的專用工具,能夠有效提升工作效率。
“如果委托切削工具廠商研發(fā)新型專用工具的話,訂貨批量太小對(duì)方可能不會(huì)接單。這樣對(duì)于時(shí)間和成本來說都是一種浪費(fèi)。如果我們能夠自己制作,不但能夠削減時(shí)間與成本,還可以隨時(shí)按照需求靈活改善、改良?!?/p>
隨著汽車電動(dòng)化的推進(jìn),造車所用原材料也發(fā)生了變化,今后將會(huì)涉及到更多全新的加工需求,如從未加工過的素材或形狀。
“汽車進(jìn)入電動(dòng)化時(shí)代后,過去那種由金屬制作的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(汽車動(dòng)力源與動(dòng)力推進(jìn)單元的通稱)相關(guān)零件的使用率將會(huì)減少,切削工具的種類與數(shù)量也可能會(huì)隨之減少。但相對(duì)而言,一定也會(huì)增加新的切削工具。即便是電動(dòng)化,車身的制造依然不可或缺。雖然所使用的原材料可能會(huì)有些變化,但制作工具與鍛模應(yīng)該可以沿用?!?
林哲平表示,他們將放開視野,努力了解更多領(lǐng)域,無論是在公司內(nèi)還是公司外都將積極開展活動(dòng),致力將在集磨室所學(xué)的know-how活用于各個(gè)領(lǐng)域,為更好的造物、制造更有魅力的汽車做出貢獻(xiàn)。
集磨室將訂貨方的部門稱為“客戶”,在遇到問題時(shí)他們會(huì)集思廣益,共同面對(duì)。71年間積累的know-how,對(duì)于其他公司的人來說也是寶貴的財(cái)產(chǎn)。
“作為一名‘削&磨’的專業(yè)人士,希望自己今后能夠在公司外進(jìn)行一些有關(guān)顧問服務(wù)方面的工作。其實(shí)削&磨這項(xiàng)工作越學(xué)越深?yuàn)W。這行要不斷接觸不同的新素材,還要不停了解與之對(duì)應(yīng)的全新加工方法才行。正可謂是學(xué)無止境?!?
面對(duì)未來的造車、造物,“切削工具匠人”林哲平及集磨室的挑戰(zhàn),從未止步。
(文章:澀谷康人,照片:張宇麒)