JP4192769B2 - 金型又は粗形材の形状モデルの創成方法 - Google Patents
金型又は粗形材の形状モデルの創成方法 Download PDFInfo
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Description
(装置構成)
この実施例で用いる装置構成とモデル創成手順とを図1に示す。1はCADシステム、2はCAMシステム、3は加工シミュレータ、4はデータベースであり、これらはデータ高速授受可能に接続されている。CADシステム1、CAMシステム2、加工シミュレータ3はすべて三次元形状を処理するタイプとする。この種のCADシステム1、CAMシステム2、加工シミュレータ3およびデータベース4としては市販のもので十分であり、かつ、もはや周知であるのでその構成などの説明は省略する。また、このようなCADシステム1、CAMシステム2および加工シミュレータ3の本質はソフトウエア処理であるので、これらの装置は、これらのソフトウエア(プログラム)の処理動作やデータ入出力動作や表示動作が遂行可能であれば、他のデータ処理装置を用いてもよいことも当然である。データベース4は、後述するように金型加工に使用可能なツールの形状やその動作に関するデータすわなちツール情報を蓄積しているものとする。この実施例では金型加工に用いるツールは、金型加工はNC機やマシニングセンタなどにより駆動されるボールエンドミルとするがこれに限定されるものではなく、フラットエンドミルや放電加工などの公知の金型加工手段を採用することも可能である。放電加工では、その電極がこの実施例で言うツールに相当する。
(モデル創成手順の詳細)
モデル創成手順の詳細を以下、順次説明する。ただし、成型品(粗形材)の原初的な(基本的な)形状である粗形材原形モデル(本発明で言う原形モデル)はCADデータとして予め作成されているものとする。ただし、この粗形材原形モデルは、フィレット面や抜き勾配を形成されていないものとする。
まず、CADシステム1を用いて図2に示すように面分割工程を行う。この面分割工程では、粗形材原形モデル5を入子の抜き方向を考慮して好適な数の分割面に分割し、各分割面を各入子11〜14の成型面(キャビティ面)として各入子モデル(初期)。これら各入子モデル(初期)を総称して金型原形モデルと言うものとする。なお、図1、図11では粗形材原形モデルは、基本モデル(相関形状)又は基本モデルと呼称されている。
次に、CAMシステム2を用いて加工データ作成工程1を行う。この加工データ作成工程1にて、上記した各入子モデル(初期)は、用いるマシニングセンタに適合したNC加工データにそれぞれ変換される。加工データは本質的にツールの決定とツールの動作の決定とを含む。この実施例では、ツールとしてボールエンドミル(ストレート)を用いる。
次に、加工シミュレータ3を用いて加工シミュレーション工程1を行う。加工シミュレーション工程1を表す概念図を図5に、加工シミュレーション工程1により得られた入子モデル(中間)の一例を図6に示す。この加工シミュレーション工程1では、まず各入子モデル(初期)に適した材料モデル(通常はブロック材)7を定義し、加工データ作成工程1で得た加工データを用いて加工シミュレーションを行う。この加工シミュレーションで用いるボールエンドミル(加工シミュレーションツールと呼ぶものとする)の先端部分のR値(以下、先端R値とも言う)は、加工データ作成工程1で用いたボールエンドミルすなわち加工データ作成用ツールの先端R値と同じ値とする。ただし、加工シミュレーションツールの側面形状は、入子モデルの成型面の側面に抜き勾配を形成するため、抜き勾配に合わせたテーパ角をもつテーパ形状とする。すなわち、加工シミュレーションツールとしてボールエンドミル(テーパ)8が採用される。ただし、ボールエンドミル(テーパ)8の軸心は入子抜き方向に一致させるものとする。
次に、CADシステム1を用いて面合成工程を行う。この面合成工程では、加工シミュレーション工程で創成された各入子モデル(中間)11〜14の成型面を面データとして抽出し、入子の配置にしたがって組み合わせて粗形材モデル(中間)15を創成する。したがって、この粗形材モデル(中間)15には、上述のように凸Rおよび抜き勾配が形成されるが、後述するように凹Rはまだ形成されていない。面合成工程を示す概念図を図8に示す。
次に、CAMシステム2を用いて加工データ作成工程2を行う。この加工データ作成工程2では、面合成工程で得られた粗形材モデル(中間)15を今回用いるマシニングセンタの加工データに変換される。ただし、この時のツールには、加工データ作成工程1で選択したボールエンドミル(ストレート)が採用される。ただし、加工シミュレーション1で用いたボールエンドミル(テーパ)を採用してもよい。この加工データは、図9に示すように各入子11から14ごとに分割された粗形材モデル(中間)の各表面領域に対して、それぞれの入子の抜き方向に合わせた方向から作成される。
次に、加工シミュレータ3を用いて加工シミュレーション工程2を行う。加工シミュレーション工程2を示す概念図を図10に示す。この加工シミュレーション工程2では、まず粗形材モデル(中間)15を包含する材料モデル(ブロック材)16を定義し、加工データ作成工程2で得た粗形材モデル(中間)の加工データを用いて加工シミュレーションを行い、粗形材モデル(最終)を創成する。この時のツールには、加工シミュレーション1で選択したボールエンドミル(テーパ)8が採用される。この粗形材モデル(最終)には、今回の加工シミュレーションにおけるツールの先端Rにより凹Rが加工残りとして創成されることになる。これにより、粗形材モデル(最終)は、実質的に粗形材原形モデルに上記した凸R面、凹R面および抜き勾配面を追加した形状となる。なお、この粗形材モデル(最終)に付与された凹R面は、これに対応する金型モデル(入子モデル)では凸R面となる。その後、これら凸R面、凹R面及び抜き勾配面を抽出して粗形材原形モデルの該当部位の面をこれらの面に置き換え、粗形材完成モデルとする。ただし、図11に示すように、この加工シミュレーション工程2で得た粗形材モデル(最終)を粗形材完成モデルとしてもよい。
(変形態様)
上記説明した凸R面、凹R面及び抜き勾配面の創成順序は上記の順番に限られるものではなく、適宜変更可能である。
(実施例効果)
上記した実施例では、各入子モデルの加工ツールはすべて共通とする。これにより、モデル創成作業や金型加工作業を一層簡素化、高速化することができる。
2 CAMシステム
3 加工シミュレータ
4 データベース
5 粗形材原形モデル
6 ボールエンドミル(ストレート)
7 材料モデル(ブロック材)
8 ボールエンドミル(テーパ)8
9 入子モデル(中間)
11 入子
12 入子
13 入子
14 入子
15 粗形材モデル(中間)
Claims (6)
- 粗形材又は金型の基本的な三次元形状を表す原形面からなる原形モデルを準備し、
前記原形面を所定の加工ツールで創成するものとしてNC加工データを作成し、
前記加工ツール又は前記加工ツールと類似形状の加工ツールで前記NC加工データに基づいて前記原形面を加工する加工シミュレーションを行い、
前記加工シミュレーション時に前記加工ツールの形状により前記原形モデルに新たに付与される前記原形モデルにない新規面を取得し、
前記新規面を前記原形モデルの元の形状に加えることにより完成モデルを創成することを特徴とするモデル創成方法。 - 凹状に隣接する隣接二面間の境界部にフィレット面が形成されていない粗形材又は金型の三次元形状を表す原形モデルを準備し、
前記原形モデルを所定の回転加工ツールで創成するものとしてNC加工データを作成し、
前記回転加工ツールと等径で先端部が丸い半球状先端部付き回転加工ツールを用いて前記NC加工データに基づいて、前記原形モデルの前記各境界部のうち所定の又はすべての境界部において前記境界部に連なる前記二面の少なくとも一方を加工する加工シミュレーションを行うことにより、前記加工シミュレーション時の前記半球状先端部表面の軌跡面として前記境界部に前記フィレット面としての凹R面を創成し、
創成された前記凹R面を前記原形モデルの元の形状に加えることにより、フィレット面付きモデルである完成モデルを創成することを特徴とするモデル創成方法。 - 請求項2記載のモデル創成方法において、
前記フィレット面に要求される形状を満足するサイズをもつ前記半球状先端部付き回転加工ツールを選択し、前記完成モデルの実際の創成に際して前記タイプの半球状先端部付き回転加工ツールを指定するモデル創成方法。 - 抜き勾配必要面に抜き勾配が形成されていない金型の三次元形状を表す原形モデルを準備し、
前記原形モデルを所定の回転加工ツールで創成するものとしてNC加工データを作成し、
前記回転加工ツールと略等径で所定のテーパ面をもつテーパ付き回転加工ツールを用いて前記NC加工データに基づいて、前記抜き勾配必要面を加工する加工シミュレーションを行うことにより、前記加工シミュレーション時の前記テーパ面の軌跡面として前記抜き勾配必要面に抜き勾配面を創成し、
創成された前記抜き勾配面を前記原形モデルの元の形状に加えることにより、抜き勾配面付きモデルである完成モデルを創成することを特徴とするモデル創成方法。 - 請求項4記載のモデル創成方法において、
前記抜き勾配必要面の抜き勾配に相当するテーパをもつ前記テーパ付き回転加工ツールを選択し、前記完成モデルの実際の創成に際して前記タイプのテーパ付き回転加工ツールを指定するモデル創成方法。 - 凹状に隣接する隣接二面間の境界部にフィレット面が形成されておらず、かつ前記境界部に連なる前記抜き勾配必要面に抜き勾配が形成されていない金型の三次元形状を表す原形モデルを準備し、
前記原形モデルをテーパ無し回転加工ツールで加工するものとしてNC加工データを作成し、
前記テーパ無し回転加工ツールと略等径で所定のテーパ面をもつテーパ付き半球状先端部付き回転加工ツールを用いて前記NC加工データに基づいて、前記原形モデルの前記各境界部のうち所定の又はすべての境界部において前記境界部に連なる前記抜き勾配必要面を加工する加工シミュレーションを行うことにより、前記抜き勾配必要面に前記抜き勾配面を、前記境界部に前記抜き勾配面に連なる前記フィレット面としての凹R面を形成し、創成された前記凹R面及び前記抜き勾配面を前記原形モデルの元の形状に加えることにより、抜き勾配面モデルである完成モデルを創成することを特徴とするモデル創成方法。
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