12.28 日本的旋壓工藝有多厲害?

旋壓工藝,就是巧妙使用被稱作“趕棒”的條狀工具對緊貼模具的高速旋轉中的金屬板加壓,將金屬板塑型成各種筒狀產品的加工工藝。加工精確度到0.1mm,金屬板在大師級技工手中漸變為所定產品形狀的精湛技術可謂是登峰造極。“旋壓工藝”這種金屬加工工藝很大程度上依賴於大師級技工的手工作業。

今天就帶大家走進日本北嶋拉深製作所,看看他們的旋壓工藝如何?

使用的材質包括鐵、鋁、不鏽鋼、銅、黃銅等金屬材料的旋壓加工業務。有時候也會進行黃金、白銀、白金等貴金屬的加工。另外最近被稱為稀有金屬的鉬、鎢、鉭、鈦等硬度較高的金屬加工委託業務也在不斷增加。從飲料罐樣品到人造衛星設備、飛機、半導體制造裝置的零部件、再到巨大的衛星天線等,他們承接大大小小各種零件的旋壓加工業務。

日本的旋壓工藝有多厲害?

北嶋拉深製作所正在製作拋物面天線

旋壓工藝首先是將金屬板坯切割為圓形。接著將這塊圓形金屬板和模具安裝在旋壓機床上,讓它們一起高速旋轉,一邊抹潤滑劑,一邊用“趕棒”對金屬板推壓使其緊貼模具以完成塑形加工。

日本的旋壓工藝有多厲害?

開始旋壓工藝之前,先用一種叫做圓盤剪的機器把金屬板坯切割成圓形。

日本的旋壓工藝有多厲害?

集中全身的每一根神經,邊移動兩腿交替承受體重邊用趕棒向坯料均衡施壓使其成形。

日本的旋壓工藝有多厲害?

一邊調整趕棒支點的按鈕位置,一邊用趕棒小心翼翼地進行操作。

日本的旋壓工藝有多厲害?

在製作所裡我們看到了如此巨大的模具,還看到了最裡面的木製模具。

日本的旋壓工藝有多厲害?

成形件中的大型衛星天線

加工過程中需要多次根據敲擊金屬板坯時發出的聲音及從“趕棒”處傳來的感覺,來判斷板坯是否依照模具完美成形。如果一下子用力過度會導致產品報廢,所以大師級技工們在進行旋壓工藝時全身的每一根神經都需高度集中,一邊用兩腿交替承受體重一邊用“趕棒”對板坯均勻施壓。

日本的旋壓工藝有多厲害?

日本的旋壓工藝有多厲害?

左:時而噴塗潤滑蠟,時而用趕棒對金屬板坯施壓使其瞬間成形
右:採用旋壓工藝將鉭金屬板坯塑形加工成坩堝的場景

上文我們對旋壓成型操作流程有了一定了解,下面來從北嶋拉深製作所的角度看看他們旋壓工藝的理解:

01、旋壓工藝與衝壓機加工的不同之處

因為金屬具有彈性,變形後還是會恢復原狀。因此,即使試圖將坯料緊貼模具使其成形,也會因為金屬的這種特性導致輕微的成形不良。相比“旋壓工藝”的均衡施壓緩慢成形,衝壓機加工時坯料局部受力,所以這種傾向更為明顯。因此對成品精度要求很高的金屬加工來說只有“旋壓工藝”才能實現。

此外,兩種工藝相比加工所需的模具數量也不同。衝壓機加工是將坯料夾在一對模具中間進行加工,所以永遠都需要成對的模具。而“旋壓工藝”只需一個模具就可以了,因而降低了模具成本。這就是為什麼在樣品加工等少量生產上多采用“旋壓工藝”的原因。不過從生產性的角度來看,衝壓機加工更為有利。在對精度要求不那麼高的大批量生產上,北嶋拉深製作所也同時採用自動旋壓機和衝壓機進行加工。

02、旋壓工藝難在哪裡

當對厚度極薄的板坯(0.1mm左右)進行加工時,用“趕棒”輕輕一加壓就可能造成目標位置以外部分的變形,因而作業必須慎之又慎。反之,有些材質的金屬板坯厚度超過5mm時則需要加大力度。尤其是當對又硬又厚的金屬板進行加工時,如果用“趕棒”施加很大的壓力,很可能會導致支撐“趕棒”的下端(槓桿的支點)破損,或者“趕棒”的尖頭部位因無法承受力道而損壞。

此外,由於“旋壓工藝”是向金屬板均衡加壓使其延伸的加工工藝,僅用“趕棒”使金屬板塑形為又長又大的產品則需要極其高超的技術。旋壓工藝進行的操作需要憑感覺,所以成形產品顯露個性。無論是多麼熟練的大師級技工,當身體狀態不好時,都不可避免會對產品的成形效果產生影響。

03、敢於嘗試和挑戰,產品就是最好的廣告

我並不覺得我們的工作內容有什麼特別。只是很多其他公司不想或不願承接的業務,敝司都率先進行了嘗試和挑戰。而且一旦承接下某項業務,不管有多麼困難也一定會圓滿完成。以遵守交貨期為例,就算實際加工作業並不像接訂單時所想的程序那樣順利推進,敝司也絕不會延期交貨。有些新客戶會對我們提交的報價單上的昂貴价格表示驚訝。但是我們很自信向客戶提供的產品絕對具有與此相當的價值。實際上過去也遇到過向報價較低的同行下了訂單之後,卻又因產品質量差而再次來敝司訂貨的客戶。

另外,當坯料材質為稀有金屬時,不僅加工困難,而且材料成本高昂。一般的金屬加工廠會考慮加工失敗時的風險而選擇放棄,而敝司為了積累經驗總是很積極地承接此類業務。敝司沒有營銷人員,這是因為我們認為只要能生產出品質優良的產品,產品本身就是最好的廣告。

04、手藝傳承,離不開經驗積累

前陣子敝司資格最老的大師級技工退休了。但是他的技術傳給了20、30、40等各個年齡層的技工,可以說技術被很好的傳承了下來。敝司從來都沒有什麼旋壓加工的作業手冊。因為很多細節都要靠人的感覺,無法用語言來進行說明。新員工都是在和前輩員工一起工作的過程中,學到了老員工的很多經驗。從新員工到成為能獨當一面的技工最少需要10年的時間。根據不同的金屬類型和形狀,施壓的方法也各不相同,只能通過在各種加工現場勤勤懇懇地工作、慢慢積累來掌握技術。

日本的旋壓工藝有多厲害?

05、享受制作過程本身

旋壓加工是從思考如何才能製作出客戶所委託的產品形狀開始的。我們不但自己製作模具,所有的趕棒也是自己加工製作的。挑戰過去從沒有人做過的東西、和那些被認為是旋壓工藝條件下無法加工的產品都會讓人感到工作的價值。以前曾有客戶委託我們塑形加工頭部很細的飲料罐。雖然在旋壓工藝條件下可以進行成形加工,但因為模具的頭部直徑很小,成形後無法將板坯從模具上取下來成了一大問題。經過反覆試驗,為了讓產品成形後可以分解以便從模具上取下,我們採用預先將模具切割分段,成形加工時將模具連接起來使用的方法解決了這一問題。我們不僅僅滿足於旋壓加工技術,還致力於研究產品製造工藝,並對加工工具進行改良,用心體驗並享受制作這個過程本身。

北嶋拉深製作所的代表作品

日本的旋壓工藝有多厲害?

九輪塔

日本的旋壓工藝有多厲害?

八角堂擬寶珠 φ1700

日本的旋壓工藝有多厲害?

澳大利亞墨爾本的掛鐘φ3500

日本的旋壓工藝有多厲害?

長崎縣棒球場頭盔3950×2750×2800

據說在日本約有400家做旋壓加工的公司,他們的規模都在10人左右。雖然他們的規模都很小,然而旋壓加工也是用於製造小品種的機加工製品必不可少的技術之一。它也被認為是奠定日本精密製造業的基石之一。

日本的旋壓工藝有多厲害?

圖片來源於JAXA,使用精密旋壓工藝製造的H-IIA 火箭鼻錐體

日本的旋壓工藝有多厲害?

大阪(也是唯一)一家旋壓公司使用旋壓工藝製作鈸(樂器)

日本的旋壓工藝有多厲害?

另一家在大阪的旋壓公司也用此工藝來製作藝術品,上圖中的花瓶特意保留了旋壓工藝產生的紋路來凸顯金屬質感。

怎麼樣?看完這篇文章對這家公司有什麼看法?


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