日本碌碌（機(jī)床）智能科技(rokuroku機(jī)床)在小物?精密部品向け微細(xì)加工機(jī)領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位。自1996年推出微細(xì)加工機(jī)“MEGA”以來，公司不斷擴(kuò)充產(chǎn)品線，推出了“Android”和“Vision”等以滿足市場需求。近年來，基于“微細(xì)加工依賴于操作員”的理念，公司加大了對操作員支持功能的開發(fā)力度，包括工件的自動更換和追加加工的自動化等系統(tǒng)，助力人手不足的生產(chǎn)現(xiàn)場。今年，公司迎來了成立120周年，并于10月1日更名為碌々智能科技。公司正在加強(qiáng)為用戶解決問題的提案，那么公司將致力于開發(fā)哪些產(chǎn)品？我們采訪了負(fù)責(zé)設(shè)計的三位專家。
問：請介紹一下貴公司進(jìn)入微細(xì)加工機(jī)領(lǐng)域的背景。
天野：1996年的JIMTOF展會上，我們發(fā)布了MEGA-360，并開始了微細(xì)加工機(jī)的生產(chǎn)。在此之前，我們主要生產(chǎn)的是使用BT40高剛性刀柄進(jìn)行高效鐵加工的加工中心（MC），但由于競爭激烈，我們需要尋找突破口。于是我們將目光投向了微細(xì)加工領(lǐng)域。當(dāng)時，MC和我們的另一主力產(chǎn)品——用于印刷電路板鉆孔和外形加工的機(jī)器讓我們預(yù)見到電子設(shè)備領(lǐng)域的增長。隨著計算機(jī)和手機(jī)的小型化，我們也預(yù)見到了模具和零部件的微型化。因此，我們開發(fā)了微細(xì)加工機(jī)，開拓了這一新市場。
問：微細(xì)加工機(jī)與此前的MC有很大不同嗎？
天野：是的。隨著零件的微型化，我們預(yù)見到工具的直徑也會減小。為了用小直徑工具加工，需要提高周速。因此，在MEGA-360中，我們將主軸速度提高到36,000轉(zhuǎn)/分鐘，而當(dāng)時的MC只有8,000～12,000轉(zhuǎn)/分鐘。此外，我們在工作臺導(dǎo)軌上采用了滾動導(dǎo)軌，取代了當(dāng)時主流的滑動導(dǎo)軌，并使用了短螺距的滾珠絲杠以提高定位精度。我們目前標(biāo)志性的門型機(jī)械結(jié)構(gòu)和箱型床身也是首次在MEGA-360上采用。可以說，這是一款在各個方面都大膽挑戰(zhàn)的機(jī)器。
問：這些關(guān)鍵技術(shù)在1996年之前就已經(jīng)積累了嗎？
天野：滾動導(dǎo)軌在MEGA-360之前的MC和鉆床中已有應(yīng)用。為了提高定位精度，低摩擦是關(guān)鍵，因此我們認(rèn)為滾動導(dǎo)軌優(yōu)于滑動導(dǎo)軌。此外，印刷電路板鉆孔機(jī)的氣動主軸可以達(dá)到120,000轉(zhuǎn)/分鐘，所以我們也有“為了高速旋轉(zhuǎn)應(yīng)該如何設(shè)計”的經(jīng)驗。
主軸的振動抑制是重
問：貴公司的微細(xì)加工機(jī)能使用的最小工具直徑是多少？
天野：鉆頭的話最小直徑是0.01mm（10μm）。不過，也有用戶嘗試使用直徑5μm的鉆頭進(jìn)行鉆孔加工。
照片：技術(shù)本部 設(shè)計開發(fā)課 課長 大石秀人
問：為了提高加工精度，微細(xì)加工機(jī)的設(shè)計重點(diǎn)是什么？
大石：有三個重點(diǎn)。首先是消除主軸的振動。例如，在使用直徑0.05mm的球頭銑刀進(jìn)行加工時，需要幾微米的微小切削量，如果主軸振動，工具無法實現(xiàn)理想的微小切削。其次是驅(qū)動軸如何按指令移動。如果不按指令移動，不僅會影響加工形狀，還會降低工具壽命或?qū)е鹿ぞ哒蹟?。第三是熱位移對策。主軸、伺服電機(jī)和線性電機(jī)產(chǎn)生的熱量會傳導(dǎo)到機(jī)器上，導(dǎo)致機(jī)器變形，從而改變主軸位置，這也會引起切削量變化和加工誤差。除了這三點(diǎn)，我們還時刻注意“精度與生產(chǎn)性的平衡”。與用于研究的納米級機(jī)器不同，微細(xì)加工機(jī)也需要具備生產(chǎn)性。
問：碌々智能科技致力于開發(fā)適用于量產(chǎn)現(xiàn)場的機(jī)械。
大石:公司產(chǎn)品線以MEGA系列為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計。目前，公司有2022年JIMTOF展會上發(fā)布的第七代MEGA，即“MEGA-Ⅶ”，作為微細(xì)加工機(jī)的入門機(jī)型。此外，還有兩款與MEGA-Ⅶ加工區(qū)域相同但精度更高的機(jī)型：采用滾珠絲杠驅(qū)動的MEGA-Ⅶ、采用線性馬達(dá)驅(qū)動以提高精度的“AndroidⅡ”，以及采用線性馬達(dá)驅(qū)動并引入油靜壓導(dǎo)軌面的“P12-C genesis”。
另一方面，與MEGA-Ⅶ同樣采用滾珠絲杠驅(qū)動但加工區(qū)域更大的機(jī)型是“CEGA-SSS”，其軸移動范圍為510×410×310mm，而MEGA-Ⅶ為410×330×200mm。再者，與CEGA-SSS相似但軸移動范圍更大（650×550×300mm）且采用與AndroidⅡ相同的線性馬達(dá)驅(qū)動的機(jī)型是“Vision”。通過MEGA-Ⅶ為中心的五款機(jī)型，公司能夠滿足客戶的各種需求。
問：在這些微細(xì)加工機(jī)中，有哪些機(jī)型起到了轉(zhuǎn)折點(diǎn)作用？
天野：作為用戶接受的首款配備線性馬達(dá)的微細(xì)加工機(jī)，Android起到了轉(zhuǎn)折點(diǎn)的作用。盡管在推出Android的十年前，公司曾發(fā)布過一款線性馬達(dá)驅(qū)動的機(jī)器，但由于加工范圍較小且線性馬達(dá)的可靠性較低，未能獲得市場認(rèn)可。然而，隨著時間推移，滾珠絲杠驅(qū)動的機(jī)械耐久性開始受到質(zhì)疑，模具領(lǐng)域?qū)€性馬達(dá)驅(qū)動的需求增加。2010年公司推出Android，2015年推出AndroidⅡ，成功滿足了模具領(lǐng)域用戶的需求。此外，Android還采用了特殊的滾動導(dǎo)軌，使得在選擇合適的工具和加工路徑時，端銑加工也能實現(xiàn)接近研磨加工的鏡面效果，這一點(diǎn)也使其成為重要機(jī)型。
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問：Vision是根據(jù)用戶希望將粗加工和微細(xì)加工集成到一臺機(jī)器上的需求而開發(fā)的。近期有哪些需求越來越強(qiáng)烈？
里中:自自動化需求日益增加，公司已提供自動夾具交換系統(tǒng)（AHC）超過十年，最近越來越多用戶將AHC作為選配項安裝。該系統(tǒng)最初主要用于電火花成型加工的電極加工，但近年來已擴(kuò)展至模具零部件和醫(yī)療器械零部件的加工。
問：什么是AHC？
里中：AHC是一種支持長時間無人操作的系統(tǒng)，能夠在設(shè)定好的多個夾具中自動更換工件。通過預(yù)先在多個夾具中裝入工件并安排好計劃，系統(tǒng)可以實現(xiàn)24小時無人操作的連續(xù)加工和工件更換。定位夾具適用于Erowa和System 3R公司的產(chǎn)品，實際測得的交換精度為±1μm，廣泛應(yīng)用于勞動力不足的現(xiàn)場。
天野：由于無人操作，首先要確保加工現(xiàn)場的溫度環(huán)境合適。此外，工具也需要在適當(dāng)時機(jī)進(jìn)行更換，否則隨著加工的進(jìn)行，不良品的風(fēng)險會增加，因此需要事先收集工具壽命的數(shù)據(jù)以做好準(zhǔn)備。
問：為了實現(xiàn)微細(xì)加工，操作員的能力也非常重要。那么有哪些功能有助于提高操作員能力和發(fā)現(xiàn)問題呢？
里中：首先是“MA-OS1（Machining Artist Operating System）”。以往的操作系統(tǒng)雖然有CNC廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)界面，但只是簡單排列文字和數(shù)字。MA-OS1則加入了動畫和圖形化界面，使操作更直觀，一目了然。
另一個特點(diǎn)是采用了多屏顯示。與其他廠家將所有信息集中在一個大屏幕上的做法不同，MA-OS1在主屏幕旁邊設(shè)置了一個副屏幕，用于顯示公司定制界面，減少了操作員因切換界面帶來的壓力。MA-OS1已在MEGA-Ⅶ和CEGA-SSS上標(biāo)配，并計劃在2024年1月推廣至AndroidⅡ和Vision。
問：另一個功能是?
里中：為了實現(xiàn)“可視化”的“M-kit”。我們認(rèn)為，“實現(xiàn)最終加工精度的一個關(guān)鍵點(diǎn)是操作員能夠提前掌握機(jī)器信息”，基于這一理念開發(fā)了該功能。M-kit能夠收集室溫、主軸溫度、伺服電機(jī)溫度、工作臺溫度、空氣消耗量等數(shù)據(jù)，并在副顯示器下的專用顯示器上顯示。通過掌握這些信息，操作員可以進(jìn)行必要的修正。此外，該功能還具備數(shù)據(jù)積累功能，能夠在發(fā)生故障時查看當(dāng)時的情況。利用M-kit獲得的主軸溫度數(shù)據(jù)和機(jī)器上的工具測量功能，還可以判斷機(jī)器的熱飽和狀態(tài)?；谥鬏S溫度變化和主軸伸長測量結(jié)果，系統(tǒng)能夠自動判斷暖機(jī)操作的結(jié)束，這樣操作員就無需一直守在機(jī)器前。M-kit不僅能夠通知操作員機(jī)器的狀態(tài)，還能減輕操作員的工作負(fù)擔(dān)。
打破部門壁壘，采納客戶意見
問：貴公司一直以來都在應(yīng)對各種市場變化，您認(rèn)為未來十年需要什么樣的機(jī)床？
大石：我認(rèn)為自動化和無人化是未來的趨勢。然而，我們公司一直認(rèn)為“微細(xì)加工只有在有操作員的情況下才能實現(xiàn)”。因此，如何支持操作員變得尤為重要。我們認(rèn)為，從用戶的角度進(jìn)行設(shè)計是關(guān)鍵。我們公司有最了解客戶需求的銷售人員，有支持微細(xì)加工機(jī)使用的銷售技術(shù)團(tuán)隊，以及長期維修機(jī)器的服務(wù)團(tuán)隊。我們設(shè)計團(tuán)隊?wèi)?yīng)認(rèn)真對待這些部門掌握的客戶視角信息，并將其應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)中。
天野：聽起來從其他部門汲取客戶需求很容易，但能真正做到這一點(diǎn)的公司很少。公司往往被部門分隔，可能只聽取客戶的兩三個需求，其他的則被忽略。因此，真正意義上改善公司內(nèi)部的溝通，細(xì)致地采納客戶的需求，才是我們這種中小企業(yè)的生存戰(zhàn)略。
問：在10月1日貴公司更名為碌々智能科技。您希望在新公司名下進(jìn)行哪些產(chǎn)品開發(fā)？
天野：開發(fā)微細(xì)加工機(jī)之初，我們認(rèn)為只要制造出合適的機(jī)器，就能實現(xiàn)微細(xì)加工。但事實并非如此。我們逐漸認(rèn)識到，如果不支持工具、CAM、機(jī)器安裝環(huán)境等整個系統(tǒng)，就無法在客戶現(xiàn)場提供微細(xì)加工。因此，在2020年的在線JIMTOF展會上，我們發(fā)布了能夠自動進(jìn)行加工、自動清洗、機(jī)上測量、與CAD數(shù)據(jù)比較、差異追蹤加工的系統(tǒng)“COSMOS”，并在2022年的JIMTOF展會上展示了實際工件并提出具體的“COSMOS”系統(tǒng)方案。這種不僅僅是微細(xì)加工機(jī)的綜合舉措與我們的新公司名“智能科技”相呼應(yīng)。
我們還將公司的口號從“微細(xì)加工機(jī)的領(lǐng)先企業(yè)”改為“微細(xì)加工的解決方案公司”。刻意去掉“機(jī)”字，明確了不僅僅是微細(xì)加工機(jī)，而是包括軟件和周邊設(shè)備在內(nèi)的綜合解決客戶問題的姿態(tài)。在產(chǎn)品開發(fā)方面，我們將加速綜合系統(tǒng)的建設(shè)。
