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本文僅探究傳統(tǒng)概念中所描述的涂附磨具及固結(jié)磨具。
磨——這應(yīng)該是我們祖先最初掌握的幾個動作之一。通過石頭對刃口的打磨,滿足最初的生存需求:捕獵。筆者未曾深入考究磨料磨具的歷史,不過想來這應(yīng)該算得上人類歷史早期的研磨動作。
人造磨料的問世,大幅度推動了當(dāng)時整個工業(yè)的發(fā)展。比起天然磨料的諸多不可控因素,人造磨料更為穩(wěn)定,更適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。也正是這個時期,磨削和磨床的應(yīng)用得到了快速的推動。
可見,在重要的歷史階段,磨料磨具都扮演著重要的角色,也因此,被稱之為“工業(yè)的牙齒”。
在探究這顆“牙齒”在今天將發(fā)揮何種作用之前,我們不如先以史為鏡。
磨料磨具的誕生是為了彌補刀具在磨削中的局限性,相比起刀具,磨料在實際工況中不斷產(chǎn)生的新刃口有助于獲得更為均勻的磨削表面。
在很長的一個歷史階段中,磨料磨具一直扮演著藍(lán)領(lǐng)工人的角色:原材料分切,去除氧化層和焊疤等。一方面是人造磨料技術(shù)的限制,無法合成更為精細(xì)的磨料;另一方面也是工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)及審美的偏向性。
不過,在過去的幾年中我們見識了這個行業(yè)的大跨步前進:表面拉絲工藝的廣泛應(yīng)用,百潔布的大規(guī)模使用,新型的背基及砂面結(jié)構(gòu),高效的集塵系統(tǒng)和更成熟的低溫切割技術(shù)等等。
從技術(shù)層面來說,人造磨料的不斷革新,更為領(lǐng)先的制造工藝以及更大規(guī)模的研發(fā)投入為以上這些發(fā)展提供了可能。
圣疊砂帶,寬砂帶,鋯剛玉砂帶,碳化硅砂帶,堆積磨料砂帶,陶瓷磨料砂帶,棕剛玉砂帶
從應(yīng)用角度來看,實際生產(chǎn)中對于表面效果的考量以及成本的苛求引導(dǎo)了這樣的發(fā)展:
●表面拉絲工藝的應(yīng)用源自于審美的變化,但是對于磨料磨具的制造工藝的穩(wěn)定性提出了嚴(yán)苛要求。
●百潔布的大規(guī)模使用的基礎(chǔ)前提為百潔布本身制造工藝的穩(wěn)定,從需求來看,反映了市場對于精簡流程工藝的迫切需要。
這樣的變化可以理解為磨料磨具從藍(lán)領(lǐng)工人在向白領(lǐng)轉(zhuǎn)變:從簡單直接的預(yù)處理到工業(yè)品的“美容”甚至是控制工藝成本及流程優(yōu)化。
但是,也存在另一個值得考量的問題,在機加工水平如此高的今天,磨料磨具的地位會不會大不如前?
那我們就結(jié)合上文的發(fā)展歷史及趨勢,來簡單分析磨料磨具在現(xiàn)代生產(chǎn)中會占據(jù)怎樣的地位。
一.磨料磨具始終會占有一席之位。上文中,我們提到了在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,磨料磨具會扮演一個“化妝師”的角色。所謂“化妝師”,簡單來說,依照現(xiàn)代審美及品質(zhì)要求,客戶會要求更為精美及細(xì)節(jié)豐富的表面,即拉絲,拋光或者精美的漆面。筆者認(rèn)為這個趨勢依然會延續(xù),甚至?xí)鶕?jù)審美的變化,衍生出更為復(fù)雜的表面工藝要求。也因為磨料磨具從最初“藍(lán)領(lǐng)工人”的角色轉(zhuǎn)變?yōu)楦?xì)操作的“化妝師”,基于現(xiàn)有科技技術(shù)水平的評估,筆者認(rèn)為“化妝師”的身份會有一個合理的發(fā)展階段。
二.磨料磨具的作用會更加細(xì)化?;谏弦稽c,筆者個人理解粗加工的職能會慢慢地從磨料磨具的發(fā)展中剝離出去。
●現(xiàn)有的工業(yè)水平發(fā)展到了一定的高度,因此原料的純度和加工的工藝已經(jīng)不再需要以往如此復(fù)雜的前序預(yù)處理。
●現(xiàn)有機加工的水平達(dá)到了極高的加工精度,數(shù)控機床的發(fā)展甚至達(dá)到了6軸加工,因此細(xì)節(jié)上的修磨在減少,對于磨料磨具的依賴也相應(yīng)在減少。
●模具精度及建模水平的大幅提升,除了模具精度提升,減少了模具本身帶來的毛刺處理等,數(shù)控機床及新型技術(shù)的應(yīng)用,也使得工業(yè)零部件的表面質(zhì)量大幅提升。除了前文提到的6軸數(shù)控機床之外,激光切割和水刀技術(shù),都大幅減少了毛刺及水口的處理。
●裝配精度要求的提升,隨著機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜化以及更多的電子組件裝配,同時,產(chǎn)品體積不斷減小,對于內(nèi)部裝配精度的要求越來越高。與其說是對于裝配精度的要求,不如說是對每一個組件的精度越來越高,精度除了依賴于機加工水平之外,磨料磨具在最后的處理階段也起到了明顯的作用。
●對于表面質(zhì)量的要求也在推動著磨料磨具向新的階段發(fā)展,這種需求也是人類文明進步的產(chǎn)物,從最初的滿足基本需求到豐富現(xiàn)有的物質(zhì)生活的轉(zhuǎn)變促進了對于表面表現(xiàn)多樣化及高品位的需求,我們可以簡單的羅列現(xiàn)在的表面表現(xiàn)形態(tài):鏡面、拉絲及更高品質(zhì)漆面。無一不是對磨料磨具的精細(xì)化處理提出更高要求。當(dāng)然這里的精細(xì)化包含了兩個層面,一是表面精度,再者是表面的均勻程度。
三. 磨料磨具的形態(tài)上會有大幅的躍進?!癋uturism”是20世紀(jì)初提出的未來主義,描述了一個流動的世界,具體的表現(xiàn)形式為曲線。因此我們可以說在20世紀(jì)初,人們眼中的未來是一個曲線和曲面的世界,那么今天,這個時代正在降臨。汽車工業(yè)的發(fā)展歷程就很好詮釋了這樣的趨勢,從我們更為熟悉的中國市場來看,第一臺進口民用轎車菲亞特126P,中國汽車市場基石地位的大眾桑塔納和當(dāng)年身份象征的奧迪100都是接近于拼搭火柴盒造型的包豪斯風(fēng)格,再看今天,不管是國際一線品牌還是國內(nèi)自主品牌,都在自己工藝允許范圍內(nèi)大量的使用曲面線條。在MG推出的E-Motion概念車上我們清晰的看到了未來的樣子,甚至是充滿了爭議和質(zhì)疑的法拉第FF91也是曲面線條打造的肌肉車。筆者認(rèn)為這樣的變化也會傳遞到其他工業(yè)領(lǐng)域,曲面線條也會大量應(yīng)用在其他更小的工業(yè)部件上。那顯而易見的,傳統(tǒng)處理平面和直線條的磨料磨具需要去適配這樣的變化,在形態(tài)、配件或者是切磨原理上更適合曲面線條的操作。
同時,筆者也想分享一下一些個人的思考,以供探討。
在探究磨料磨具的工業(yè)地位時,筆者認(rèn)為對于未來工業(yè)發(fā)展方向的探究也是很有必要的,實際上上文已略有涉及。
現(xiàn)代工業(yè)的現(xiàn)狀為我們預(yù)判未來走向提供了依據(jù)。
產(chǎn)能過剩。這不僅是中國目前面臨的問題,是一個全球化的問題。對于產(chǎn)能過剩筆者認(rèn)為更為合適的理解為產(chǎn)能的閑置,造成這樣局面除了需求萎縮外,更為值得關(guān)注的是工廠不敢生產(chǎn),因為高速發(fā)展帶來了過高的呆滯庫存風(fēng)險。那么可能有的趨勢是,更細(xì)致的模塊化,舉個粗糙一點的例子,250mm細(xì)金屬桿的加工,未來可能的趨勢是生產(chǎn)50mm細(xì)金屬桿,這樣有更多的組合可能性,變成100mm,200mm等不同規(guī)格細(xì)金屬桿,這樣的操作一定程度上規(guī)避了前述的風(fēng)險。
結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化,這里指的是產(chǎn)品層面。工業(yè)革命帶來的是生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化,大幅的提高了生產(chǎn)的效率,與此同時帶來的弊端是犧牲了產(chǎn)品的藝術(shù)審美屬性。當(dāng)然,現(xiàn)在面對的矛盾不同于當(dāng)時,但是也是一個與提高生產(chǎn)效率相矛盾的現(xiàn)狀,即過于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)延長了工藝流程的時間,某種程度上降低了生產(chǎn)效率。那么,可能產(chǎn)生的趨勢就是化繁為簡,把復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分解成若干個更易于實現(xiàn)的組件。讓我們通過一個簡單的圖例來更直觀地理解。倘若需要加工圖示的零件,且尺寸較小,那么圖中紅箭頭標(biāo)示的部分都會成為表面加工中的難點,除了更為先進的異型磨料磨具之外,更為合乎邏輯的操作就是把該零件繼續(xù)拆分為更小的組件,預(yù)處理后拼接成圖示零件。
從上述兩點我們可以對未來的走向做個簡單的推測,因此就不再贅述其他現(xiàn)狀。
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筆者認(rèn)為,模塊化是之后工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵詞。事實上,在目前市場上的部分廠商已經(jīng)開始了這樣的動作。例如BMW今年新推出的Bx8系列發(fā)動機,眾所周知上一代N20發(fā)動機作為2.0T這個級別的王者,服役年限尚短,那新推出的Bx8系列到底有什么特別之處呢?性能上的差異,我們不做討論,我們討論其結(jié)構(gòu)上的特別之處——模塊化。B38——直列3缸,1.5T;B48——直列4缸,2.0T和B68——直列6缸,3.0T。一套結(jié)構(gòu)足足為BMW帶來了3套動力!甚至,我們可以想見這其中巨大的成本優(yōu)勢,一臺發(fā)動機不再是一個獨立的個體,而是無數(shù)個標(biāo)準(zhǔn)“樂高”組件構(gòu)建成的,可以說這三套發(fā)動機應(yīng)該共享了絕大部分的零部件,這里的成本優(yōu)勢不再是模具,不再是物料成本,而是更深層次的物料管理!甚至在消費者層面,我們也在享受這樣模塊化的福利,從原本的整體更換變成了模塊化更換!
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在模塊化的工業(yè)生產(chǎn)中,各個組件是否能夠嚴(yán)絲合縫,是否每一對組件都能保持這樣的嚴(yán)絲合縫便是主要的課題。那么,對于磨料磨具提了怎樣的要求呢?精確和穩(wěn)定。從這兩個詞組中,我們可以想見,磨料磨具依舊會在現(xiàn)代工業(yè)中占據(jù)舉足輕重的地位。
由于篇幅限制,筆者不再詳細(xì)展開。以后有機會的時候,筆者也非常愿意和各位讀者分享意大利SAIT集團是如何把這樣的理解融入產(chǎn)品研發(fā)中的。