比如,CanonMold(总部:茨城县笠间市)制造出了能够采用树脂材料形成单反数码相机自动对焦(AF)部使用的二次成像透镜的模具部件(图3)*3。该透镜可使经由反光镜从摄影镜头进入AF光学系统的反射光光束在AF传感器(AF用摄像元件)上再成像。由于其精度会对焦点偏移量(焦距量)产生影响,因此是决定单反数码相机性能的重要部件之一。
*3CanonMold将二次成像透镜称为“眼镜透镜(MeganeLens)”
二次成像透镜采用在长方形小树脂板上排列多个半径1.5mm、宽1.3mm的球面的构造(图3、4)。通过在中央部分排列4个球面,并在其左右各局部重叠两个球面来构成透镜。为了能够以射出成型工艺来制造该透镜,该公司将其模具精度提高到了形状精度为0.6μm、位置精度为0.2μm的超高水平。
这是在CanonMold拥有的模具加工技术的基础上,结合使用该公司内部制造的机床和测量装置实现的。“不使用内部制造的装置的话,就达不到如此高的精度”(CanonMold的解说员)。采用的树脂是日本瑞翁(Zeon)的热可塑性高功能树脂聚环烯烃聚合物(COP)“ZEONEX”。
日本SansyuFinetool(总部:爱知县高浜市)开发出了通过精密加工技术自主制造的模具制造的手机挂件样品。球体上带金属板,球体部分为开有大量小孔的网眼状。而且金属板上还以树脂显色法标有文字。球体采用的树脂为聚缩醛(POM)。球面上合计开有4800个0.1mm见方的小贯通孔。其中内置有蓄光球,短暂受光后拿到暗处的话,便可透过小贯通孔看到光。要逐一均匀地形成这些贯通孔,就需要使用以公差±3μm的精度对模具进行加工的技术。SansyuFinetool董事长神谷昭司表示:“还没有中国厂商能够制造出可使如此多的孔全部精确成型的模具。”
SansyuFinetool在这一精密加工中组合使用了装饰技术。在金属板上使用了通过照射激光来显色的弹性材料。照射光斑直径为50μ~100μm的钒酸钇(YVO4)激光,就会显示出粉色、淡蓝色及黄色中的任意一种颜色。虽然仅限3种颜色,但与印刷不同,不使用油墨,因此循环再利用性出色。另外,由于无需制版,可省去干燥工序,所以“成本有望比印刷更低”(该公司)。
组装采用自动化方式,组装设备及装置为该公司内部制造。具体组装时先对球体上下半球分别进行成型,在下侧球中内置蓄光球,并从上面盖上上半球。然后再利用超声波对两半球的圆周状边界部分进行焊接,制成球体。最后在盖在上面的上半球的顶点处开孔,并从此处插入金属板。
本田工程开发高速高精度机床,力争实现±0.01mm以下加工精度
本田工程(HondaEngineering,总部:栃木县芳贺町)正在开发面向车体模具加工用途的高速高精度机床。在日本金属冲压工业协会主办的演讲会上,本田工程的摩托车、汽车及通用车体塑型部门执行董事田冈秀树公布了这一消息。虽然以前该公司通过导入数字技术提高了速度和精度,但要想进一步缩短模具加工时间,“现有的机床已经达到了极限”(田冈)。因此,该公司开始开发可满足更高速度及精度需求的新型机床。
本田工程的目标是开发出加工精度在±0.01mm以下、平均切削进给速度在10m/分以上的机床。力争由此实现包括精加工在内的模具加工的自动化,即省去手工精加工工序。
利用现有机床时,缩短加工时间的话表面粗糙度就会增大,在刀具磨损及加工时温度变化的影响下容易产生加工落差,而且切削条件不合适时还有可能发生微小缺损,因此需要通过手工来进行精加工作业。
本田工程的调查结果显示,即使是目前为世界最高水平的机床,其加工精度不过只有±0.03mm,且平均切削进给速度也仅为6.8m/分钟。如果再提高速度的话,就会出现横轨(CrossRail)*a移动量增大、刀具前端晃动以及滚珠丝杠产生挠曲的问题。虽然降低切削速度的话便可实现省去手工精加工工序的高精度切削,但这样便无法缩短加工时间,因此本田工程放弃了这一方法。
*a横轨是指安装在构成机床机身的框架上、具有可上下调节的导轨面的梁
本田工程将力争实现高刚性定位及驱动重量最小化,并开发出高性能立铣刀及高速NC(数控)技术,通过逐一解决这些课题来开发新型机床,通过开发新机床来提高模具加工速度。