日本武田模具制作所：一家仅有18名员工的小作坊，如何实...

gwp! · 发表于 2019-4-22 10:18:52

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日本武田模具制作所：一家仅有18名员工的小作坊，如何实现精度 0.1微米的超精密加工，做出天衣无缝的模具？ 原创日本制造业内参 2019-04-20 08:22:00

小姐姐有话说：
日本一家超精密加工小作坊做出的模具，曾引爆网络。
这个模具，用手按压凸起，竟然能与平面融入一体。小姐姐管她叫【天衣无缝的模具】。
是不是难以想象？以下放魔法图：

武田模具制作所：天衣无缝的模具

小姐姐表示，这个GIF让我十分治愈，一个图可以看好几遍。
今天我要和你聊聊：
传说中的日本精密加工小作坊——武田模具制作所。
首先，武田模具制作所是个怎样的存在？武田模具制作所是模具专业厂商，创办于1978年，目前仅有18名员工（男性14名　女性4名），专门制作顺应时代需求的模具。

日本武田金型制作所的“小作坊”

40多年来，武田模具制作从最初的两名员工，增长至18人，因为他们家技术精湛，模具精密，生意也是日渐欣荣。
武田制作所不仅为日本汽车大厂制作模具，也生产Iphone苹果手机的金属保护外壳。
以下上图：

武田模具制作所：苹果手机金属保护外壳

这次，武田制作所利用线切割，实现了精度0.1微米的超精密加工，制作出了天衣无缝的模具。
制作难点武田修一社长表示，两块金属分别切割凸模和凹模，然后再组合在一起的。每套的加工时间标称要30小时，实际要多花20～30%的时间。
外形加工及预留连接部分（暂停点）的加工采取5次切割方式，两部分的切割参数和偏移量（Offset）均一致。

武田模具制作所：天衣无缝的模具

5次加工后与目标尺寸之间的偏差分别为0.2mm、0.1mm、0.05mm、0.03mm、0.005mm（要达到0.003mm精度时则还要再切割一次）。
两块材料配合要到达这样的精度十分困难，这两块材料之间的精度达到0.003mm。
精密线电极放电加工机为了制造天衣无缝的模具，武田模具制作所使用的是——日本西部电机(Seibu)株式会社出品的精密线电极放电加工机Seibu M75A，工件的精度测量使用的是——Crysta-Apex C574高精度CNC三维测量仪。
武田模具制作所中，能加工这个模具的只有两位技师，其中一位就是下图中的女技师。

武田模具制作所女技师

天衣无缝的模具所用的材料是——日本JIS标准的SKD11（中国GB标准牌号的Cr12MoV）等模具用高碳高铬合金工具钢，材料貌似并不特殊。
值得注意的是，材料需要经过淬火等热处理。
神奇的慢走丝线切割分为快走丝、中走丝和慢走丝。慢走丝是线切割的一种，利用电火花切割腐蚀。
武田模具制作所天衣无缝的模具，就是由慢走丝线切割加工工艺制造。

武田模具制作所：天衣无缝的模具

慢走丝加工：用铜丝做电极，加工速度慢可以达到0.001毫米的精度，实现Ra0.4~0.2微米的粗糙度。
快走丝：往复使用的，加工速度快，精度低。快走丝用钼丝，其耐磨，导电性也不错。
中走丝：介于快走丝和慢走丝之前，加工速度慢，精度高，但是可以往复使用。同样使用钼丝。
但是快走丝和中走丝都无法达到上述工件的精度要求。
零件加工难点在于两个工件加工配合尺寸的公差设计以及加工实现水平。

武田模具制作所：天衣无缝的模具

对于慢走丝所需铜合金丝材（耗材）直径精度、设备运行起来的重复定位精度和软件设计能力都有很高的要求。
所以最后能做成图片中的模具，难度系数极大。
那么，慢走丝为何能实现高精度？
慢走丝实现高精度的原因有三点，一是慢走丝单向运动，走过即废弃，丝电极本身始终保持了高精度。二是，慢走丝走的很慢，几乎没有抖动。三是，整个工件都完全浸在去离子水中，不会有加工氧化。