鞋楦制作的技术发展水平

作者：Sergio Dulio

欢迎访问e展厅 展厅 2 服装/皮革/制鞋机械展厅 缝纫机, 绗缝机, 锁边机, 包缝机, 捆条机, ... 鞋子都是按照各自的形状，也就是我们所理解的“鞋楦”，来生产的。鞋楦是一个鞋子必须拥有的最微妙也是最重要的生产工具。质量不好以及大小不准确、不恒定的鞋楦会导致生产鞋子过程遇到一系列的困难，如需要调整和修改鞋面，尤其是要让那些需要高精确度的组件完美地和鞋子其他部分组合在一起（例如，外底，特别是通过灌注程序所制作的那些塑料外底）。而调整和修改对生产力和产品的整体质量都会有影响的。 鞋楦的不准确和质量缺陷有可能是因为它们的生产方式造成的，特别是生产者所使用的生产设备：“传统”类型的方法比较呆板，主要是用工具“复制”样品鞋楦的几何形状，而且是作为制作周期的一部分，这就意味着还有几个手工操作分布在整个制作过程中。这个制作方法不能保证今天的制鞋企业所需的质量。自动化和全数字化的方法则可以在鞋楦处理过程中将人工干预减到最少，使得鞋楦更加精确和可靠，从何在生产鞋子的时候达到一个更高和更稳定的质量。但是，这个数字化方法必须全面有效，因为单单自动化并不能解决准确性和质量稳定的问题。 在过去十年，鞋楦处理技术经历了非凡的进化，鞋楦制作已经从模拟转型到数字，从机械到电子。到了今天，这个过程被分成一系列步骤，每个步骤都是基于高效的解决方案和最新一代的数控机床进行的。在这篇文章当中，我们将简单介绍一下这些步骤。 鞋楦数字化 制作数字鞋楦的起点是以实现数字拷贝为目的（样品鞋楦的逆向工程过程），把鞋楦制造商和鞋厂共同开发的木制模型数字化。这个领域的技术发展水平表现在自动数字转换器，即能够管理鞋楦几何形状自主检测操作的工具，而不需要操作者直接干预。这些自动数字转换机可以是接触式或无接触式的。 最初的自动数字转换器都配有一个机械探针，一般和加工鞋楦的那些工具上的探针有相似的特性（半径）。这类型的设备相对来说比较快（根据可编程的扫描步骤，整个过程需要大概15-20分钟），以制作鞋楦的相同精度进行操作，可检测相当多的点，并有几乎瞬间生成有助加工的工具路径的优点。这类型仪器的主要特点是自动化操作和鞋楦表面数学描述的精确度和丰富性。 它们的缺点是探针的有限尺寸使得没有办法全面检测鞋楦，尤其是在鞋头和鞋跟这些地方表现得更为明显，探针的物理尺寸与支撑鞋楦并使得它在数字化过程中旋转机械支持互相干扰着。在这些“未检测区域”，鞋楦的细节无法获得；相应地，在鞋楦的几何形状必须完成的情况下（例如要把这个几何形状传输到CAD系统中设计鞋或者是特殊的数据控制加工设备需要用的时候），缺少的部分可在专用CAD系统进行几何编辑来重建。 为了解决这个问题，技术人员开发了无接触式数字化仪。这些机器是和激光扫描技术共同运作：激光刀片沿着物体移动，鞋楦表面的反射光束会被一个特定的传感器——相机检测到，而从这个传感器——相机的信号中，利用三角测量的操作，机器的控制电子就可以跟踪从半径开始的空间上的点位置，也就是，从鞋楦表面的点开始，从而获得这些点的X-Y-Z坐标。这些机器都是全自动，而且由于把要扫描的鞋楦安装在设备上（而不再是用一种特殊的控制设V备抓住鞋头鞋跟导致这两个部位都被挡住）的这种特别方式，使得这些机器能够全面数字化鞋楦，包括鞋头鞋跟这些部位。在扫描程序结束时获得数字形状的速度、准确性和完整性都是代表着在这领域中这项技术发展水平的独特元素。 鞋楦几何形状的CAD编辑/处理 鞋楦的数字处理要求强大和高级的CAD应用程序，有专门负责它的几何形状创造和处理的特别功能。在这一领域，CAD应用程序是专业供应商提供的技术支持的一个组成部分，它们能够正确管理和展现鞋楦最复杂的特征，比如高度尖头、极端的鞋跟高度、锐边还有其他一些必须在建模阶段小心处理以确保随后生产步骤最大准确性的“特征”。 同样强大的，是修改鞋楦几何形状的功能。这些功能允许局部性或全面性鞋楦表面的更改，不同鞋楦不同部分的组合，鞋跟高度的修改和其他一大堆总是保持稳定控制每一个操作步骤结果的干预措施。这些CAD应用程序还有分析鞋楦表面和创建控制模板（用来验证利用数码CAD设计的物理加工流程的一致性）的高级功不同尺寸3D分级的最大灵活性，鞋头鞋跟移除/插入命令的易用性和准确性，生成工具路径的速度和简易性，都是补充这些高级软件工具功能性的典型特征。没有这些特色功能，鞋楦加工的数字化方法就不完善。而最终给这个领域中最好技术提供商的技术支持赋予特色的是解决方案的同质化，包括CAD工具和数控机械，设计和开发互补的方案，这样才能互相利用对方的特有的功能。 工具路径生成 该软件允许创建的鞋楦的数字化模型具有双重目的：一方面提供了开始CAD 3D鞋样设计的几何基准（鞋楦底座尺寸的外表面）。另一方面，数字化鞋楦会被用来生成工具路径，而工具路径是在生产线上的各种数控机床中用于鞋楦自身的加工。 关于两个用途中的第一个用途，准确匀称地以数学化的形式描述出鞋楦的表面是非常重要的，最重要的是，通过3D鞋CAD系统请求，它能够简单有效地分为三个典型部分（底部、顶部和侧面）来减少矫平外壳任务的困难。这个子部分越是以一个简单的（即不需要操作者进行纠正式干预）和精确的（即能够正确识别线框上的所有元素）方式进行，鞋子的CAD设计越是能够简单化。 除此之外，处理阶段的数据生成必须按照一样的简化和效用执行：铣轴的定位、鞋跟鞋头的卡具的插入、机械参数的设置（半径和工具类型、机械通道、通道编号等等）都是必须迅速简单执行的步骤，还要立即肉眼检测结果和机器进行加工的方式。 粗切削和精切削的数控加工 在鞋类生产中，粗切削和精切削都是塑料鞋楦制作过程中的基本步骤。粗切削去掉了初始注入的塑料块中的大量的材料，提供了鞋楦的最初轮廓，准备进行接头的切割和插入操作。在把鞋楦和所需接头重新装配后，精切削会通向生产所需的鞋楦最终几何尺寸和最终抛光。这两项操作，以前是在机械复制车床上进行的，现在则由高科技数控多轴机器来进行，曾经的鞋楦物理复制也由数字版代替。这代数控机床是由意大利公司NEWLAST首次开发并投入市场（正如到目前为止所提及的几乎所有的其他技术一样），它显著提高了整个工序的质量、速度和灵活性，完全颠覆了鞋楦的制作程序。现在有些粗切削和精切削系统可以同时处理多达三双鞋楦，还可以结合机器在一个或一双鞋楦上依次进行粗切削和精切削（通常是用来磨样品的机器），保证绝对的尺寸精度和可重复性。 当前一代的鞋楦制造机的主要特点是机械设计的质量和用于专门为其开发，结合了数控电力的组件的质量，这使得执行一系列重要的操作变得可能：其中有工具路径的可视化和控制和鞋楦的尺寸分级（当这个操作没有在编程阶段和CAD/CAM加工进行的时候）。客户所需的鞋楦全套尺寸分级匹配取决于其规格，并在长度/舒适上作出特定增量。而时不时在可能范围内灵活、动态地更改参数并自定义它们正是组合机床/控制器/软件的强大竞争力的元素。 最近全新一代的机器还是由意大利的NEWLAST公司开发出来并引进了市场，开拓了新进化，是的整个工序更加精确和可靠。由于鞋楦的隔离板的原因，很长时间鞋头鞋跟的区域都需要进行手动的二次加工，为了使得鞋楦加工完全“数据化”，必须淘汰掉这个隔离板。尽管事实上，鞋楦实在准确快速的数控机械上完成粗切削和精切削的，传统的车削程序（抓住鞋楦的鞋头和鞋跟）在鞋楦上留下了工具无法操作的死角并一直以来需要用鞋楦CAD模型中获得的模板来手动完成；这是在最后鞋楦手动加工的一步（伴随着所有的不准确性），整个几何形状中的其他所有部分则反之准确地复制了。 最新一代的多对数控精加工机床（如来自NEWLAST的NL – SDF）消除了这一局限，终于可以实现一个完全数字化的加工程序，所有的部件都根据他们的CAD几何以相同的绝对精度加工。为了获取这个重要的成果，鞋楦的固定已经完全修改过：在鞋头和鞋跟之间不再是一个封锁，而是一个有特殊夹钳的插口，能够从鞋楦的上表面抓住它。在这种方法当中，夹钳精确地联接鞋楦上的脊梁是非常重要的，这就一方面保证了稳定安全的固定，另一方面保证了关乎进行精加工最后一步的准确几何参考。这里的解决方案是用一组专用和互补的系统：在车削加工阶段使用参考组的特殊数控铣床；至于被固定的鞋楦，在鞋楦的顶部塑料部分实现了夹钳的支撑和耦合配置（使得粗加工和精加工阶段之间几何参考系统的传输变得可行）；还有在鞋楦的整个表面包括鞋跟鞋头区域上实现完全数控精加工、配有特殊设计夹钳的精加工机器。随着这些机器的出现，鞋楦的制作流程从机械/模拟转型到电子/数字化，这些大多数由意大利生产者在十多年前推行的“技术革命”可以宣称是完成了。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (10/24/2013)