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? 將支撐機(jī)械加工的“切削工具磨削”技術(shù)傳承給未來(lái)
? 如今依然不可或缺的切削工具磨削“手感與訣竅”
? 如藝術(shù)品般的切削工具
? 百年一遇的大變革期
現(xiàn)在，以3D打印、AI技術(shù)為代表，數(shù)字化備受矚目。汽車行業(yè)生產(chǎn)一線卻依舊存在著一些依靠“老手藝”而運(yùn)轉(zhuǎn)的部門。
ToyotaTimes將聚焦這些用自身精湛技藝支撐起汽車行業(yè)的“匠人”們，并開啟一個(gè)直指日本制造業(yè)精髓的新特輯“支撐日本汽車制造業(yè)的匠人們”。
本期ToyotaTimes為您帶來(lái)有著“切削工具達(dá)人”之稱的工具維修專家林哲平的后篇報(bào)道。
第10期 維修和管理機(jī)械加工工具的“切削工具達(dá)人”林哲平
豐田汽車 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)制造基礎(chǔ)技術(shù)部 第2工具維修科 組長(zhǎng)
以往，林哲平主要負(fù)責(zé)與造物相關(guān)的工作，日常維護(hù)管理、改良研發(fā)生產(chǎn)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)單元中所要使用到的切削工具。
但現(xiàn)在除上述工作外，他還肩負(fù)著另外一項(xiàng)重任。那就是為未來(lái)豐田汽車制造考慮，將手工制作切削工具技術(shù)、維護(hù)技術(shù)的手感與訣竅傳承給下一代。
當(dāng)今的生產(chǎn)一線中，使用人工手磨切削工具的手動(dòng)加工機(jī)已經(jīng)不常見了。自30年前的20世紀(jì)90年代開始，隨著被稱為自動(dòng)加工機(jī)的NC（數(shù)控）設(shè)備導(dǎo)入后，一線生產(chǎn)機(jī)械加工的主角就變成了大型自動(dòng)加工機(jī)。除試制一線外，幾乎沒有了手動(dòng)加工機(jī)的用武之地。
因此導(dǎo)致各個(gè)生產(chǎn)一線中再也見不到使用手動(dòng)加工機(jī)進(jìn)行金屬加工的畫面，手工維護(hù)切削工具的場(chǎng)景也隨之消失。長(zhǎng)此以往，林哲平剛?cè)牍緯r(shí)在集中磨削室（簡(jiǎn)稱集磨）人人都要掌握的“切削工具磨削基本技術(shù)”與“切削工具磨削的手感與訣竅”即將失傳。
日本國(guó)內(nèi)共有8處集磨據(jù)點(diǎn)，其中位于總公司工廠的集磨室是唯一一個(gè)擁有能夠鍛煉手動(dòng)加工機(jī)學(xué)習(xí)設(shè)備的地方。在這里，年輕員工們可以實(shí)踐學(xué)習(xí)切削工具的使用方法、手動(dòng)維護(hù)切削工具刃面的know-how、鍛煉手感與訣竅。他們可以從原則、原理上理解與機(jī)械加工相應(yīng)的切削工具種類、使用方式、如何手工磨削工具刃面形狀、維護(hù)方法等知識(shí)，邊實(shí)踐邊學(xué)習(xí)。在我們采訪時(shí)，正巧趕上林哲平在指導(dǎo)一位年輕員工制作與維護(hù)鉆頭。
上圖中的林哲平正在默默守候著進(jìn)行磨削研修中的年輕員工。出于尊重獨(dú)立性的考慮，他選擇盡量不去打擾學(xué)員。
“在生產(chǎn)一線中，如果機(jī)械加工機(jī)不出故障的話，那么一切都不是問題?？梢坏┯龅揭馔馇闆r，自動(dòng)加工機(jī)突然無(wú)法進(jìn)行精度加工的話又要如何去解決呢？這就需要員工精通自動(dòng)加工機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，依靠扎實(shí)的加工原理、原則去判斷了。否則問題很難被排除。”
林哲平表示，員工需要能夠從感官上理解機(jī)床中原料與切削工具處于什么狀態(tài)、為什么會(huì)發(fā)生這種情況、怎樣才能改善這種狀態(tài)等問題。為此，員工要非常熟悉基本切削工具的特征與特性，懂得手動(dòng)維護(hù)切削工具的技法，習(xí)得手感與訣竅。
“甚至，也有可能會(huì)發(fā)生無(wú)法使用自動(dòng)機(jī)械加工的情況。屆時(shí)我們必須能夠運(yùn)用手動(dòng)加工的方式代替機(jī)械加工，磨削切削工具，維持零件生產(chǎn)工作。為此，讓年輕員工承襲手動(dòng)切削工具的維護(hù)技能，掌握手感與訣竅是十分必要的做法?！?
為此，林哲平正在努力將自己進(jìn)入公司時(shí)邊忙工作邊掌握的技能、手感與訣竅，傾囊相授于年輕員工們。
在技能傳承工作區(qū)，擺放著幾十年前在集磨室使用過(guò)的手動(dòng)加工機(jī)械。
“回想起來(lái)，我覺得自己很幸運(yùn)。有機(jī)會(huì)同時(shí)接觸過(guò)手動(dòng)與機(jī)械兩種加工方式，也體驗(yàn)過(guò)各種切削工具的維護(hù)工作。”
隨著生產(chǎn)一線機(jī)械加工的主角從手動(dòng)加工機(jī)變?yōu)镹C（數(shù)控）自動(dòng)機(jī)械與CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)控）加工機(jī)后，切削工具維護(hù)工作也逐漸向機(jī)械化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)變。
20世紀(jì)50年代到80年代期間，工具的磨削還是以“手動(dòng)磨削”方式為主，工作人員需要鍛煉自身的手感與訣竅，憑借感官上的肌肉記憶工作。但進(jìn)入到20世紀(jì)90年代后，工廠內(nèi)開始引進(jìn)數(shù)控機(jī)械?，F(xiàn)在，以萬(wàn)分之一毫米為單位進(jìn)行工具磨削的精密加工機(jī)也開始被廣泛使用。
如今，曾在手工作業(yè)與使用手動(dòng)機(jī)械時(shí)代中不可或缺的手感與訣竅，以及負(fù)責(zé)維護(hù)機(jī)械加工一線所需切削工具的集磨室，均光彩不再。但如上所述，一旦發(fā)生無(wú)法使用自動(dòng)機(jī)械的緊急情況時(shí)，利用手動(dòng)機(jī)械維持生產(chǎn)則顯得尤為重要，因此手工操作技術(shù)的傳承必不可少。
這次研修的課題是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將鉆頭磨削成指定尺寸角度與寬度的形狀。
“在我剛進(jìn)入公司時(shí)前輩們就教導(dǎo)過(guò)我，機(jī)械加工和切削工具維護(hù)需要依靠‘五感’來(lái)完成。磨削刃面時(shí)要依靠視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等五感去判斷。通過(guò)觀察外觀、手感、磨削時(shí)的火花與削面顏色、磨粒等形態(tài)，整體把握磨削狀態(tài)的基本情況?！?
年輕員工在進(jìn)行磨削工作時(shí)，慎重地用卡尺邊測(cè)量邊作業(yè)。
譬如，在對(duì)金屬進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)火花。我們不知道這是好事還是壞事。但由于產(chǎn)生火花會(huì)使原材料溫度升高，所以在加工時(shí)盡量控制火花產(chǎn)生。因此，員工們則會(huì)更加小心盡量在作業(yè)時(shí)不產(chǎn)生火花。另外，加工時(shí)還可以通過(guò)原材料的顏色與味道來(lái)判斷加工工作的成功與否。
上圖為能夠放大確認(rèn)小工具尖端刃面形狀的光學(xué)投影磨床。
年輕員工研修工作間內(nèi)還有一臺(tái)光學(xué)投影磨床，它能夠測(cè)量磨好后的刃面尖端尺寸，放大工具的尖端，方便磨削尖端刃面。工作人員使用這種機(jī)械，得以實(shí)現(xiàn)通過(guò)自身視覺確認(rèn)制作切削工具的高精度刃面。
林哲平在工作間里為我們演示了一種叫做“蠟燭研磨”的高難技法。當(dāng)用鉆頭在薄金屬板材上鉆孔加工時(shí)，鉆頭貫通板材后，背面一般會(huì)出現(xiàn)凸起或鋸齒痕跡，為防止這種現(xiàn)象發(fā)生就要用到如蠟燭形的背孔鉆頭。
上圖為正在認(rèn)真進(jìn)行“蠟燭研磨”工作的林哲平，完全使用手工方式在作業(yè)。
“蠟燭研磨”技法需要將鉆頭的中心磨削成鑿子型，再將鉆頭前端磨削成四角錐形，并磨出兩個(gè)刃面，使鉆頭中心突出。如此具有難度的加工手法，林哲平卻能夠徒手快速完成，眨眼間一個(gè)嶄新的蠟燭形背孔鉆頭就誕生了。
上圖為正在用磨床磨平鉆頭前端形狀的情景。工作人員需要通過(guò)火花的顏色與指尖觸感判斷作業(yè)。
用千分表測(cè)量鉆頭刃面高度的平衡與形狀。
“這項(xiàng)工作需要員工心靈手巧，但更重要的是要有旺盛的‘制作’欲望。直覺、技巧、手感都因人而異，在指導(dǎo)學(xué)員時(shí)我雖然會(huì)給出提示，但不太可能手把手教學(xué)。學(xué)員們需要自己去思考，去嘗試，逐漸掌握屬于自己的手感與訣竅。”
林哲平看著出于自己之手的鉆頭，謙虛地表示還不甚完美。
當(dāng)我們將照相機(jī)鏡頭對(duì)準(zhǔn)這枚林哲平磨削的鉆頭刃尖時(shí)，不禁為之一振。不僅這一個(gè)鉆頭，采訪中我們見到的所有切削工具，從刃尖到表面做工等細(xì)節(jié)來(lái)看，無(wú)一例外全都完美驚人。
上圖為研磨完成的蠟燭形背孔鉆頭。其美麗的紋理令人印象深刻。使用這種鉆頭鉆孔，可以減少加工板材背面毛刺的工序。
雖然制造商品所用的切削工具很少會(huì)出現(xiàn)在消費(fèi)者面前，但實(shí)際上，制造一個(gè)切削工具所涉及到的機(jī)械加工歷史與know-how甚至超越了商品本身。這種凝結(jié)匠人技能的工具堪稱“藝術(shù)品”。而豐田的汽車，則就是由這些“藝術(shù)品”制造而成。
維護(hù)、再生這種“如藝術(shù)品般切削工具”的匠人技能，是豐田造物的基石，想必這份價(jià)值在未來(lái)也永不會(huì)貶值。
汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在正處于百年一遇的大變革時(shí)期。林哲平與集磨室的工作人員們，除了傳承切削工具技能外，也開始了面向大變革的新挑戰(zhàn)。
他們開始嘗試研發(fā)制作前所未有過(guò)的切削工具。通過(guò)制作應(yīng)對(duì)全新作業(yè)方式的專用工具，能夠有效提升工作效率。
“如果委托切削工具廠商研發(fā)新型專用工具的話，訂貨批量太小對(duì)方可能不會(huì)接單。這樣對(duì)于時(shí)間和成本來(lái)說(shuō)都是一種浪費(fèi)。如果我們能夠自己制作，不但能夠削減時(shí)間與成本，還可以隨時(shí)按照需求靈活改善、改良?！?/p>
隨著汽車電動(dòng)化的推進(jìn)，造車所用原材料也發(fā)生了變化，今后將會(huì)涉及到更多全新的加工需求，如從未加工過(guò)的素材或形狀。
“汽車進(jìn)入電動(dòng)化時(shí)代后，過(guò)去那種由金屬制作的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)（汽車動(dòng)力源與動(dòng)力推進(jìn)單元的通稱）相關(guān)零件的使用率將會(huì)減少，切削工具的種類與數(shù)量也可能會(huì)隨之減少。但相對(duì)而言，一定也會(huì)增加新的切削工具。即便是電動(dòng)化，車身的制造依然不可或缺。雖然所使用的原材料可能會(huì)有些變化，但制作工具與鍛模應(yīng)該可以沿用。”
林哲平表示，他們將放開視野，努力了解更多領(lǐng)域，無(wú)論是在公司內(nèi)還是公司外都將積極開展活動(dòng)，致力將在集磨室所學(xué)的know-how活用于各個(gè)領(lǐng)域，為更好的造物、制造更有魅力的汽車做出貢獻(xiàn)。
集磨室將訂貨方的部門稱為“客戶”，在遇到問題時(shí)他們會(huì)集思廣益，共同面對(duì)。71年間積累的know-how，對(duì)于其他公司的人來(lái)說(shuō)也是寶貴的財(cái)產(chǎn)。
“作為一名‘削&磨’的專業(yè)人士，希望自己今后能夠在公司外進(jìn)行一些有關(guān)顧問服務(wù)方面的工作。其實(shí)削&磨這項(xiàng)工作越學(xué)越深?yuàn)W。這行要不斷接觸不同的新素材，還要不停了解與之對(duì)應(yīng)的全新加工方法才行。正可謂是學(xué)無(wú)止境。”
面對(duì)未來(lái)的造車、造物，“切削工具匠人”林哲平及集磨室的挑戰(zhàn)，從未止步。
（文章：澀谷康人，照片：張宇麒）
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