機床的尖端技術如何幫助日本傳承“工匠技藝”？
【機床商務網欄目 科技動態(tài)】日媒表示，日本的“工匠技藝”如今正在由機器來承擔。由于日本的出生率下降和人口老齡化等問題日益嚴重，制造業(yè)熟練技能人員也在嚴重減少，于是機床行業(yè)加快了提高機械自動化技術的開發(fā)。為了實現機床的高附加值加工，諸多企業(yè)開發(fā)了在機測量和人工智能(AI)等先進技術。在繼承工匠技藝這一“無形資產”的同時，在維持和提高日本產業(yè)競爭力的方面，機床制造商所發(fā)揮的作用比以往更大。
（來源：機床商務網）
“人人都能輕松”實現高精度加工
在加工現場，為了穩(wěn)定地維持高精度，需要大量依賴熟練技工的經驗和直覺。在熟練工人不斷減少的情況下，代替熟練技能的先進制造技術是業(yè)界的重要課題。Okuma在沖壓模具的龍門加工中心“MCR-S”中追求高加工精度，重復精度差為0.5微米或更小，它消除了過去通過手工對模具進行手工拋光的需要。
此外，該加工中心還開發(fā)了不依賴熟練技能人員，能夠維持高精度的新技術，包括“精度穩(wěn)定診斷功能”和“3D校準”。前者是機器自身對加工空間的精度進行自我評價，并指示應該進行校準的時間，后者是任何人都可以在短45分鐘內輕松校準的“3D校準”。這兩種技術以前都是作為選項提供的，但在2020年11月推出的新龍門型加工中心“MCR-BV(Befive)”中，這兩種技術都是標準配置。“今后也將加強誰都能簡單做到的智能化技術”(家城淳社長)飯城淳四郎表示。
DMG Mori Seiki利用業(yè)務合作伙伴尼康的激光掃描儀開發(fā)了一種非接觸在機測量系統(tǒng)，同年12月商品化。該系統(tǒng)可以在機床上完成測量，不需要轉移到測量專用機器上。通過激光照射以微米為單位測量點群，大型齒輪和渦輪葉片等大型、復雜形狀的加工工件也能在短時間內測量。
無需人工設置
在處理諸如陶瓷之類的脆性材料時，測量自動化也在不斷發(fā)展。牧野銑削有限公司在11月發(fā)布的用于加工脆性材料的機床“ e-grinder BG500”上安裝了刀具形狀的測量功能。在脆性材料的常規(guī)處理中，測量磨石工具和控制磨損的過程是由工匠手動執(zhí)行的，這是自動化的課題之一。因此，該公司開發(fā)了一種電沉積砂輪測量功能，可以自動測量砂輪的形狀，確定形狀的合格度，并使這些過程自動化。通過“不依賴于人類技能的工具測量”，可以提高加工效率以及砂輪工具的壽命和精度。
即使在要求微米級精度的精細加工領域中，為了獲得更高的精度和效率，在機測量的重要性也在不斷提高。Gosangyo(東京都港區(qū))開發(fā)了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)處理從機械加工到三維測量，修正程序制作以及后續(xù)加工的所有內容。在加工后測量尺寸時，不需要拆卸工作和重新設置的步驟。
在精細加工中，即使機床精確地運動，也會受到切削工具磨損的影響，可能無法根據圖紙進行加工。以前，為了修正誤差會取下工作臺，用三維測量機測量精度后再進行精確加工，在測量后重新設置時，磁芯未對準并出現誤差，就出現了諸如“因為人是手動操作的，所以沒有再現性”之類的問題。
預測并糾正錯誤
通過利用人工智能，機床執(zhí)行熟練技術的工作在未來可能會擴大。Yamazaki Mazak的計算機數控(CNC)設備“ Mazatrol Smooth Ai”配備了AI，可以將加工程序的創(chuàng)建時間從原來的30分鐘減少到2分鐘，從而將其大大減少。加工產品的測量數據歷史的深度學習(深度學習)可以識別加工錯誤的模式，校正加工數據并抑制主軸的顫動。
Smooth Ai還擴展了目標機型，例如2020年11月發(fā)布的5軸加工機“ Variaxis i-800 NEO”。從12月的銷售開始，三年免費提供IoT(物聯網)上的遠程支持服務“ Mazak Eye Connect”的使用。
Jetect計劃將增強制造能力的基礎技術命名為“ TAKTICA”。作為其中的一部分，AI代替熟練技能的技術也將大量實用化。“邊緣檢查器”是一種判斷刀具壽命并將其使用到極限的技術。“工藝標志”通過綜合考慮機器，工具和工件的特性來顯示加工條件。“負載檢查器器”檢測通常由熟練工人通過聲音等判斷的加工負荷，并自動校正加工條件。
數據/訂單繼續(xù)逐步恢復
日媒認為，2021年的機床市場雖然恢復緩慢，但仍將有所回升，并有可能超過2020年的訂單水平。截止到2020年11月為止的單月訂單額中，5月的512億日元達到觸底，之后呈現持續(xù)改善傾向，9月以后一直維持800億日元以上。日本機床工業(yè)會(日工會)的飯村幸生會長(芝浦機械會長)表示，從2020年4-5月的低點開始，訂單額水平有所上升，我們正在考慮延長線上的訂單水平。
Nikkokai對成員公司執(zhí)行的2009年1月至3月期間的機器訂單預測DI(通過將回答為“減少”的公司的比率減去回答為“減少”的公司的比率所獲得的值)為從2008年10月至12月，該指數提高了24.3點，達到9.5以上，這是10個季度以來的首次上升。隨著電子技術的發(fā)展，勞動力短缺和脫碳，需求預計將增長。對處理過程的自動化和熟練技能的機械化的需求可能會增加。
日工會以會員企業(yè)為對象實施的21年1-3月期機床訂貨預測(回答“增加”的企業(yè)比例減去回答“減少”的企業(yè)比例的值)，從20年10-12月期開始以24.3個百分點的改善為9.5，時隔10個季度轉為正數。隨著電子技術的發(fā)展，勞動力不足以及減少碳排放的需求將會擴大。對于加工工序的自動化和熟練技能機械化的需求也將進一步加強。
關鍵字“在機測量”
一種工作是在諸如機床的加工機器上測量工件的精度，并且測量工件在加工前的位置和對準(定位)，加工后的尺寸和形狀，表面粗糙度等。由于測量過程需要大量的工作時間，因此操作員的負擔很重，如果每個人都不具備準確測量技術的能力，則會導致生產率下降。此外，預計將來對簡便，高精度車載測量技術的需求將進一步增加，以促進加工現場的節(jié)省勞動力和實現自動化。
由于是在機床等加工機上測量工件精度的作業(yè)，加工前的工件的位置、定位(定位)、加工后的尺寸、形狀、表面粗糙度等將成為測量的對象。對所有的生產人員來說，這是一個很大的負擔，因為如果每個人都不具備準確測量的技術，會導致生產率的下降。此外，為了推進加工現場的人力節(jié)省和自動化，預計今后對簡單、高精度的在機測量技術的需求將進一步提高。
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