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挑战难加工材料的日本企业(2) 浏览:
文章来源:中国刀具信息网  添加人:阿刀   添加时间:2013-08-19

    日本有一家专门切削“既硬又脆”的难加工材料、在开发技术人员中颇受好评的企业。它就是总部位于日本滋贺县长浜市的TOP精工。该公司加工的材料包括氧化铝(Al2O3)、碳化硅(Si C)等陶瓷材料,以及金属中比较硬又很脆的纯钨(W)及纯钼(Mo)等。该公司加工的量产品方面,陶瓷类有用于半导体制造装置的晶圆吸附板及用于CVD(化学气相沉积)装置的簇射极板等,金属类有处理辐射和X光的工业用和医用检查装置的金属零部件等。
    TOP精工成立12年,是拥有45名员工的小型企业,客户遍布除北海道和冲绳以外的日本所有都府县,共计近300家。每月完成70~80个加工订单。这些加工订单大多不是量产品,而是从整机厂商和部件厂商的开发部门等接到的试制品订单。该公司代表董事浅井要一说,“新客户的7、8成都成了回头客”,可见该公司的水平确实不一般。
    在“物理现象”中找答案
    TOP精工能从各地接到这么多订单的最大原因是,该公司能在短时间内实现很难的加工。
    比如加工Al2O3材料的圆筒形部件,该部件非常薄,壁厚只有100μm,而且是切削出来的。Al2O3的维氏硬度为HV1800,比SUS304不锈钢高9倍,但又非常脆,断裂韧性不到SUS304的1/12。因此,刀具对这种材料的工件施力过大的话,工件很可能会出现缺陷或裂纹。能从Al2O3工件切削出极薄圆筒的企业“几乎没有”(浅井)。TOP精工现在从四棱柱母材上切削出外径40mm、内径39.8mm、高30mm的中空圆筒部件(底部为外径60mm、内径40mm、厚1mm的圆环形状)需要约10个小时,缩短到了5年前的约1/24。
    那么,TOP精工为何能在短时间内实现这么难的加工呢?这当然离不开该公司积累了12年的加工经验,不过,该公司并非只凭借经验。在遇到很难的加工作业时,通常都是经营者与现场所有工作人员一起反复尝试“某个循环”(浅井)。 这个循环就是:①观察加工前、中、后的现象;②根据观察的结果做出假设;③通过实际加工验证假设。
    这样做的原因是,浅井认为“加工的答案肯定在物理现象中”。他说道:“切削后刀具是出现摩损还是缺口?工件上是出现很多小伤还是大缺口?每一个现象都会告诉我们下一步该怎么做”。
    反复观察、反复试验,使得该公司不时地能创造出一些有悖于常识的加工方法。下面就介绍一个例子。
    需要的刀具自己做
    TOP精工加工的用于半导体制造装置的SiC吸附板是直径290mm、厚10mm的圆盘状部件,表面有10条同心圆形状的沟槽(宽1mm)。而且,SiC的维氏硬度非常高,是Al2O3的1.3倍。用加工中心(MC)切削这么难切削的材料时,一般会使用在硬质合金上涂有金刚石涂层的极细高刚性钻头。这种极细钻头虽然刚性很高,但不耐用。
    因此,TOP精工研究出了既可使刀具经久耐用又能在短时间内切削出沟槽的方法,关键在于自制工具。该公司自制了有开孔的圆盘状部件的底部配备两个长方形(宽度为800μm)金刚石片的刀具。使这种刀具在MC上旋转,就能在工件上切削出圆形沟槽。
    像这样自行开发特制刀具,从而延长刀具寿命并缩短切削时间的方法是TOP精工的优势所在。另外,该公司加工的吸附板从侧面向中央还开有最大直径2mm、深120mm的深孔,用来吸引空气,这从外观上看不出来。加工这种深孔时使用的也是该公司自行开发的刀具。
    除陶瓷外,TOP精工还加工W、Mo等金属。在这些金属加工中,也经常采用不同寻常的方法,比如,在用棒料进给器向NC车床供应Mo棒的同时,一次以数百个为单位加工,实现这样的加工靠的是自制刀具,通过延长刀具寿命实现了Mo工件40~50小时的无人加工。此外还有不用卡盘夹住W板材、而用粘合剂将其固定在夹具上加工的方法,这种方法可以不剩下卡盘夹持的部分,将整个板材当做母材使用。
    TOP精工不会停止改进加工方法和开发刀具。浅井表示,“今后还将坚持探索,不断前进”。
    (来源:日经BP社)

刀具信息网 责任编辑:小山