特辑id 开拓新时代制造业的多用途钻头

挑战制造现场的创新 〜社会对新时代制造业的要求〜

在制造现场,提升生产率和削减成本都是长久以来最重要的课题之一。成为其推进器的,就是基于发展迅速的ICT*1的技术创新。现在,在进一步的高效化、省力化、以及环境减负得到重视的制造现场,已经开始了新的尝试。其关键词就是“IoT (Internet of Things)*2 =物联网”。通过将工厂设备和机器等连接至英特网、收集和解析数据,来提升生产率——诸如此类的措施正在不断加速。这可谓是“IoT”带来的“互联工厂=SMART FACTORY”的诞生,它也被称为“工业4.0”= 第四次工业革命。

住友电工集团提供以硬质合金为首的CBN(Cubic boron nitride)烧结体以及金刚石烧结体切削工具等多种切削工具产品,致力于提升生产率和降低成本。在众多产品之中,本次的特辑将聚焦于“多用途钻头”。1984年发售的多用途钻头是为全世界的制造现场带来创新的划时代产品。本次将介绍多用途钻头的开发轶事、和现在与今后的发展举措。

*1 Information and Communication Technology: 信息通信技术
*2 是指通过各种“物品”的联网和信息沟通,让物品的数据化和以其为基础的自动化等不断发展,产生出全新附加价值的过程。

源自IGETALLOY〜开发多用途钻头的轨迹〜

为切削工具带来革命 改变制造加工现场的硬质合金

以往切削工具材料几乎都是采用高速钢(HSS),由于德国成功开发出了硬质合金,切削工具的超硬化有所进展。

硬质合金是指将硬质的碳化钨和钴混合、烧结后制成的复合材料,具有高硬度、高耐磨性和高耐热性,因此和HSS相比,能够实现高速加工,为切削加工带来了创新。世界首个硬质合金产品,于1923年在德国诞生,于1927年发售。同年,住友电工开始了相关研究,在第二年,也就是1928年,硬质合金拉丝模具(为了将电线等精加工为指定尺寸直径而使用的工具)成功完成试制,1931年实现了硬质合金切削用车刀的商品化,自此硬质合金切削工具品牌“IGETALLOY”便诞生了。从此之后,“IGETALLOY”不断发展进化,现在可提供满足车削、铣削、立铣刀、孔加工等机械加工方面所有需求的多种产品。

初期的IGETALLOY™ 产品
初期的IGETALLOY 产品

硬质合金钻头的开发 始于设计切屑

在长达80多年的历史中,硬质合金钻头的开发和发售可以说是使制造加工现场发生急剧进化的划时代事件。以往在孔加工、即钻头领域中,出于确保强度等方面的考虑,人们一直难以实现硬质化。勇敢挑战这一难关的,就是现在住友电工硬质合金(株)的主干工程师——森良克。而那已是1982年时的事情了。

“硬质合金钻头的开发是从铸件等比较容易钻孔的材料开始的,自20世纪70年代末,能够对钢材进行加工的硬质合金钻头开始普及。但是,这些钻头是将作为切削刃的硬质合金钎焊至作为夹持部位和螺旋槽的钢柄上,其直径超过12mm。但是,对高速钢钻头的使用状况进行调查后发现,刃径在10mm以下的产品占绝大多数。因此,我们着眼于刃径较小的钻头在大直径孔加工中的应用,并开展新钻头的研发。”(森)

钻头和其他切削工具的不同之处在于,它必须具备将切削时产生的切屑从孔底排出的功能。这对钻头的硬质化是一大阻碍。制造加工现场对钻头的最大要求之一,就是“不能断”。如果切屑无法被排出,钻头就会断。为了顺畅地排出切屑,就必须扩大切槽。但是相应地,截面积就会减少,强度也会跟着降低。也就是说,为了确保强度,扩大钻头的截面积后,从变窄的切槽中,该如何顺畅地排出切屑?大家遇到了最大的难题。

“我们的切入点是切屑。如果切屑较大,就可能堵住钻头的切槽,将其切短切细后,就可以顺畅地排出。经过反复试制评估,大家发现将钻头的切削刃的形状改为圆弧形后,切屑就会变得又短又细,能被顺畅地排出。这是硬质合金钻头诞生过程中最大的突破。”(森)

住友电工硬质合金(株)主干技师 森良克
住友电工硬质合金(株)
主干工程师 森良克

惊艳市场的 “凌晨4点的产品”

多用途钻头发售伊始的产品目录
多用途钻头发售伊始的产品目录

这样花费2年时间开发出的“多用途钻头”,在1984年开始进入生产和销售。产品发售后备受好评,以大型汽车厂商为主的客户们纷至沓来,产品需求急剧增长。多用途钻头和以往的高速钢钻头相比,能够实现4〜10倍的高效加工,让制造加工现场的生产率得到飞跃式的提升。但是钻头这种切削工具可能由于所使用的机械、条件设置和使用方法,而无法充分发挥出原有的性能。为了解决课题,大家开始走访用户、构建教育培训体制、开展培训会等启蒙活动,这些措施促进了多用途钻头的市场普及。而更重要的,是服务网络的构建。钻头在使用过程中,会由于刃尖磨损而失去切削能力。再次使用前,必须将刃尖重新研磨至原有状态。当然,这要求和新品同样的刃尖质量。同时,客户还会提出低成本和短交货期方面的要求。为了响应这些需求,我们和全日本各地的研磨加工企业合作,构建起了再研磨网络这一全新体制。同时,我们还开展了再研磨设备的开发,并向机器厂商提供方案。

“曾经,多用途钻头被称为是凌晨4点的产品, 距离黎明还有很远的距离。时至今日,这已成为令人怀念的记忆。在众多周折之中,我深切体会到了和同事们共同追逐梦想的过程。今后,我希望将至今为止所积累的各种知识经验传授给众人,进一步推动多用途钻头的发展。”(森)

现在的住友电工的切削工具

不断化的多用途钻头
〜多用途钻头、第二章的开

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