金型・部品加工業専門コンサルティング

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CAMを使った3D加工における工数に配慮したパスの作り方

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CAMを使った3D加工における工数に配慮したパスの作り方

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今回は、CAMを使い、ボールエンドミルによる自由曲面などの3次元加工を行う際に、工数に配慮したパスの作り方について書いて手順をまとめてみました。

なお、自由曲面などの3次元加工というのは、例えば、下図のようなボールエンドミルでないと加工できない形状を指します。

 

さっそく手順をみていきたいと思いますが、当事務所のクライアント企業さまには、5軸マシニングを使っている事業者さんもみえるので、

  • 3軸加工の場合
  • 5軸加工の場合

それぞれに分けてみていきたいと思います。

 

① 3軸加工の場合

  1. 突き出し長さ4Dで加工できる部位・エリアを抽出して加工する。

    理由:最もカタログ値に近い送り速度が出せるため。
    φ10ボールエンドミルにおける工具突き出し長さ等高線加工における加工エリア

  2. 次に、突き出し長さ6Dを目安に、この長さで加工できる部位・エリアを抽出して加工する。

    理由:ステップ1.の送り速度の10~20%減ていどで加工できるエリアを確保するため。
    工具突き出し長さ6Dの様子突き出し長さ6Dの加工エリア

  3. 突き出し長さ8D以上で加工する部位を抽出する。

    理由:残った部位を、やむなくステップ1.の30~50%以上減の速度で加工するため、出来る限り少ない範囲にしたい。
    工具突き出し長さ8Dの様子

 

② 5軸加工の場合

  1. 3軸加工と同じく突き出し長さ4Dで加工できる部位を抽出し、5軸機能は使わず、まず3軸加工における「等高線加工」を行う。

    理由①:5軸加工は便利である反面、主軸やテーブルなど、精度や各軸同期速度のベースとなる旋回軸・傾斜軸が同時に駆動する加工であるため、寸法確保・加工時間への影響が大きい。そこでまずは、出来る限り動かす軸が少ない加工を行い、加工品質・送り速度の安定を優先する(特に金型部品など)。

    理由②:3軸加工の仕上げ工法については、一般的に「等高線加工」と「走査線加工」があるが、品質優先のために「等高線加工」をまずは採用する。

    走査線加工」はXYZが同時に動くことが多いが、「等高線加工」は基本的にZ軸位置を決めたあと、XY軸のみで軌跡をつくる。そのため「走査線加工」よりも「等高線加工」の方が寸法精度を確保しやすいため。

    理由③:突き出し長さ4Dまでであれば、最もカタログ値に近い送り速度が出せるため。

  2. 突き出し長さ4Dで加工できる部位を抽出し、5軸機能は使わず、3軸加工における「走査線加工」を行う。

    なお、「等高線加工」と「走査線加工」では、「等高線加工」が先で「走査線加工」は後に行う。これは「走査線加工」における壁面付近の安全を確保するためであり、「等高線加工」を先に行っておく。

  3. 突き出し長さ4Dの同じ工具のまま、5軸機能を使って干渉回避を使った加工を行う。

    5軸加工よりも3軸加工の方が加工精度が良いため、カタログ値に近い送り速度で出せる工具突き出し長さで加工できるエリアを、3軸加工で先に行っておき、その工具で届かないエリアを5軸加工で行うという手順をとる。
    5軸加工を使った加工エリア

  4. 突き出し長さ4Dの同じ工具で加工できるが、切削時の工具接触周長が多くなってしまう狭い凹部の加工が存在すれば、そこを抽出し、オープン形状部を加工する際の1/3ていどの送り速度を目安に、限定したエリアの加工を行う。

    なお、それにあたり、上記ステップ1.~3.において、当該エリアは除外しておき、ステップ1.~3.ではカタログ値の送り速度を出せるようにする。

    理由①:最もカタログ値に近い送り速度が出せるエリアを出来るだけ多く確保するため(あらかじめ狭い凹部を除外しておく)。

    理由②:削り残りが出やすくゼロカット再仕上げの頻度が多くなる部位を、あらかじめ分けておくため。

 

以上、CAMを使った3D加工における工数に配慮したパスの作り方をまとめてみました。

加工目に配慮した加工パスの演算ができるようになった次は、やはりビジネスとして、加工時間に配慮したパスが出せるようステップアップしてみてはいかがでしょうか。

 

もし実際の加工モデルを見ながら、具体的なアドバイスが欲しいという場合は、お気軽にお問い合わせください。

 

※ 実際の加工においては、工具材種だけでなく、被削材の物性、機械剛性、工具の消耗状態、被削材のクランプ状態などの外的要因で、如何様にも状態は変化するため、実際の加工においては、自己責任のうえ、充分な確認・検証を行ったうえで、加工してください。

 

金型・部品加工業専門コンサルティング

技術コンサルタントshoei

代表コンサルタント:村上 英樹

 

 

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