JP4556676B2 - プレス金型の抜き刃の二番逃がし部加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス金型の抜き刃の二番逃がし部をＣＡＭにより加工するための技術に関するものである。

従来、プレス金型の抜き刃のプレス打ち抜き方向の部位には、二番逃がし部を設けることにより、ワークの打ち抜かれる部位がプレス金型に引っかかることがないようにしている。
例えば、図４に示すごとく、上下に移動させる上型４２と、固定される下型４４を用いた装置構成により、ワーク４１をプレス打ち抜き加工する構成では、下型４４の抜き刃４５の下方に二番逃がし部４６を設けることとしている。この二番逃がし部４６は、下型４４において、抜き刃４５が形成される箇所に対して、窪ませるように形成されるようにしている。また、この二番逃がし部４６は、抜き刃４５のプロファイル線４５ａを基準として形成されるものであり、近年は、もっぱらＣＡＭによる数値計算によって、この二番逃がし部４６を形成するための切削工具を通過させる軌跡が算出されている（ＣＡＭ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）。
また、この二番逃がし部について、開示する文献もあり（例えば、特許文献１参照。）、また、ＣＡＭの数値計算に関する技術ついて開示する文献も存在する（例えば、特許文献２参照。）。

そして、前記二番逃がし部４６の加工には、図５（ａ）に示すごとく、シャンク部５１の下端にテーパ状のエンドミル部５２を設けた切削工具５０や、図５（ｂ）に示すごとく、傾斜軸に固定されたボールエンドミル５３が用いられている。
特開２００２−６６６４９号公報（第１０図） 特開２００１−３１２３０８号公報

近年は、単純な二次元形状で構成される成型品のみならず、複雑な三次元形状で構成される成形品のプレス成形の要求があり、例えば、図６に示すごとく、前記抜き刃４５のプロファイル線４５ａが複雑なラインを描くことがある。
この図６では、図５（ａ）の切削工具を用いて二番逃がし部４６を加工する例について示しており、プロファイル線４５ａに沿わせて、切削工具５０を往復移動させて加工溝４７を形成し、段階的に切削工具５０を移動させるライン（カッターライン５６）を、プレス打ち抜き方向（矢印４９方向）へずらすことにより、被切削部分４８を除去し、二番逃がし部４６を形成することとしている。

この図６に示されるように、テーパ状のエンドミル部５２を設けた切削工具５０を用いる場合、切削工具５０の移動区間５７においては、プロファイル線４５ａのプレス打ち抜き方向（矢印４９方向）の変位が少ないため、所望の抜き刃４５の形状を得ることができるが、移動区間５８のように、プロファイル線４５ａのプレス打ち抜き方向の変位が多いため、エンドミル部５２の加工面５２ａが抜き刃４５に干渉してしまうことになり、干渉箇所５９が発生してしまうことになる。つまり、所望の抜き刃４５の形状を得ることができないのである。
このことから、テーパ状のエンドミル部５２を設けた切削工具５０は、平坦なプロファイル線４５ａに対して二番逃がし部４６を形成する場合には対応できるが、大きな起伏のあるプロファイル線４５ａに対して二番逃がし部４６を形成する場合には対応できないものといえる。

他方、図５（ｂ）に示すごとくのボールエンドミル５３を用いる場合においては、テーパ状のエンドミル部５２を設けた切削工具５０の場合のような干渉の問題は生じることはない。
ところが、ボールエンドミル５３を傾斜させて支持するための傾斜ヘッド搭載設備が必要となり、一般的な切削加工機では実施できないという問題がある。
また、傾斜ヘッドを利用した場合、ＣＡＭデータ作成時間や干渉チェックの時間が長大化することになる。また、傾斜ヘッドを利用した場合、刃先の合わせ時間がかかることや、傾斜ヘッドの剛性が弱いため、切削効率が悪いという問題がある。

さらに、ＣＡＭを利用せず、手加工によることも可能ではあるが、熟練技能を要することや、加工時間、作業コストを考慮すると、現実的ではないといえる。

そこで、本発明は、以上の問題点に鑑み、プレス金型の二番逃がし部を加工するための新規な加工方法を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、球形状のエンドミル部を有する切削工具を用い、プレス金型の抜き刃のプロファイル線を基準とした二番逃がし部を加工し、ＣＡＭにて、プレス金型の抜き刃のプロファイル線を定義し、前記抜き刃の刃面のプロファイル幅Ｗ１を定義し、切削加工幅Ｗ２を定義し、球形状のエンドミル部の半径Ｒ１を定義し、前記プロファイル線の座標データを基準として、プレス打ち抜き方向に、前記プロファイル幅Ｗ１と、規定幅√[Ｒ１ ² −（Ｒ１−Ｗ２） ² ]の和の分だけオフセットさせた位置、及び、エンドミル部の半径方向であって、前記プロファイル線から離れる方向に、前記切削加工幅Ｗ２と、前記半径Ｒ１の差の分だけオフセットさせた位置に、前記エンドミル部の中心点の座標位置を定義し、前記中心点の座標位置を連続させることにより、前記中心点の軌跡となるカッターラインを定義し、前記カッターラインを基準として前記エンドミル部を移動させ、前記二番逃がし部を加工する、プレス金型の抜き刃の二番逃がし部加工方法とする。

また、請求項２に記載のごとく、前記球形状のエンドミル部の半径Ｒ１を、前記切削加工幅Ｗ２だけ小さくした値に定義し、ＣＡＭの切削加工装置のプレス金型ワークに対する干渉チェックを実施することとする。

以上の請求項１に記載の発明では、エンドミル部を球形状としているため、プロファイル線の打ち抜き方向の変位が大きい場合においても、エンドミル部の加工面が抜き刃の刃面と干渉することがなく、所望の抜き刃の形状を得ることができる。

また、請求項２に記載の発明では、簡易なロジックで干渉チェックを実施することができる。

本発明にかかる二番逃がし部の加工方法は、図１及び図２に示すごとく、球形状のエンドミル部３を有する切削工具１を用い、プレス金型２０の抜き刃２１のプロファイル線２１ａを基準とした二番逃がし部２３を加工するものである。
そして、この加工をＣＡＭにて実施すべく、ＣＡＭにて、プレス金型２０の抜き刃２１のプロファイル線２１ａを定義し、前記プロファイル線２１ａをプレス打ち抜き方向、及び、エンドミル部３の半径方向にオフセットさせたカッターライン２２を定義し、前記カッターライン２２を基準として前記エンドミル部３を移動させ、二番逃がし部２３を加工することとするものである。

図１は、プレス金型２０に設けられる抜き刃２１に、二番逃がし部２３を加工する例について示すものである。このプレス金型２０は、図示せぬプレス金型とセットで利用されるものであり、このプレス金型２０を下型、他方のプレス金型を上型とし、該上型を矢印２９の方向に移動させることにより、ワークの一部を打ち抜いて、所望の形に打ち抜き成形するものである。
そして、この打ち抜きの際には、前記二番逃がし部２３の存在により、打ち抜かれた部位を、プレス金型２０に引っかけることなく、矢印２９の方向（打ち抜き方向）へと送出できるようになっている。

また、図１及び図２に示すごとく、抜き刃２１は、プロファイル線２１ａを基準とし、一定のプロファイル幅Ｗ１を有する刃面２１ｂを形成して構成される。
前記プロファイル線２１ａは、三次元座標の座標データによって定義されるものであり、ワークの打ち抜き加工される部位の形状を決定するものでもある。

また、図２に示すごとく、切削工具１は、球形状のエンドミル部３をシャンク部２の下端に設けた構成としている。また、前記エンドミル部３の球形状の半径Ｒ１は、シャンク部２の軸半径Ｒ２よりも大きく構成される。また、エンドミル部３においては、シャンク部２とエンドミル部３の境界部を除く全範囲が、切削面３ｂで構成されることとしており、エンドミル部３の全範囲において、切削可能に構成されている。尚、図１においては、切削面として機能している箇所を、加工面３ａとして示している。

また、図２に示すごとく、前記抜き刃２１の刃面２１ｂの幅（プロファイル幅Ｗ１）を定義するとともに、エンドミル部３の切削加工幅Ｗ２を定義することにより、前記プロファイル線２１ａを基準としたエンドミル部３の中心点Ｃの座標を定義することができるようになっている。
詳しくは、図２に示す幅Ｗ３は、√[Ｒ１²−（Ｒ１−Ｗ２）²]の計算式により求められ、この幅Ｗ３と、プロファイル幅Ｗ１の和により、中心点Ｃの、プロファイル線２１ａを基準とする打ち抜き方向（矢印２９の方向）の相対座標位置が定義される。
また、中心点Ｃの、プロファイル線２１ａを基準とする図における左右方向の相対座標位置は、半径Ｒ１と、切削加工幅Ｗ２の差により定義される。
そして、以上のように定義される中心点Ｃを、プロファイル線２１ａを形成する座標に基づいて連続させることにより、カッターライン２２が定義される。

以上のように定義したカッターライン２２に基づき、図１に示すごとく、プレス金型２０のプロファイル線２１ａに沿わせて移動させることにより、一連の切削溝２４が形成される。
そして、一連の切削溝２４の加工完了後は、図２に示すごとく、カッターライン２２を打ち抜き方向にオフセット（ピック量Ｗ４）させることにより、残された被切削部分２５の切削を行う。
以上の切削加工の繰返しにより、刃面２１ｂの打ち抜き方向側の被切削部分２５が取り除かれ、二番逃がし部２３を形成することができる。

また、以上の切削加工において、エンドミル部３を球形状としているため、図１に示すごとく、切削工具１の移動区間２６のように、プロファイル線２１ａの打ち抜き方向（矢印２９の方向）の変位が大きい場合においても、エンドミル部３の加工面３ａが抜き刃２１の刃面２１ｂと干渉することがなく、所望の抜き刃２１の形状を得ることができる。
また、傾斜ヘッドを搭載しない一般的な切削加工機によって実施することができ、従来のボールエンドミルを傾斜ヘッド搭載設備に装着した実施形態と比較すると、実施設備の低コスト化が図られる。また、傾斜ヘッドを利用した場合、ＣＡＭデータ作成時間や干渉チェックの時間が長大化することになるが、本発明によれば、これらの時間の短縮を図ることができる。また、傾斜ヘッドを利用した場合、刃先の合わせ時間がかかることや、傾斜ヘッドの剛性が弱いため、切削効率が悪いという問題があるが、本発明によれば、この問題もない。

図３は、以上の一連の加工をＣＡＭにより実施する際のフローを示すものであり、まず、抜き刃２１のプロファイル線２１ａを定義し（ステップ３１）、刃面２１ｂのプロファイル幅Ｗ１（打ち抜き方向の幅）を定義し（ステップ３２）、切削加工幅Ｗ２を定義し（ステップ３３）、球形状のエンドミル部３の半径Ｒ１を定義する（ステップ３４）。
そして、前記プロファイル線の座標データを基準として、プレス打ち抜き方向に、前記プロファイル幅Ｗ１と、規定幅√[Ｒ１²−（Ｒ１−Ｗ２）²]の和の分だけオフセットさせた位置、及び、エンドミル部の半径方向であって、前記プロファイル線から離れる方向に、前記切削加工幅Ｗ２と、前記半径Ｒ１の差の分だけオフセットさせた位置に、前記エンドミル部３の中心点Ｃの座標位置を定義し、前記中心点Ｃの座標位置を連続させることにより、前記中心点Ｃの軌跡となるカッターライン２２を定義する（ステップ３５）。
そして、ＣＡＭの切削加工装置のプレス金型ワークに対する干渉チェックを実施した後（ステップ３６）、前記カッターライン２２を利用して切削加工を実施する（ステップ３７）。
また、前記ピック量Ｗ４の定義が必要とされる場合は、ピック量Ｗ４を定義し（ステップ３８）、切削工具１をピック量Ｗ４移動させつつ（ステップ３９）、被切削部分２５の全てが取り除かれるまで、切削加工を実施する。

また、前記干渉チェックは、球形状のエンドミル部３の半径Ｒ１を、前記切削加工幅Ｗ２だけ小さくした値に定義することで実施することとによれば、簡易なロジックで干渉チェックを実施することができる。

本発明にかかる加工方法により実施される二番逃がし部の加工について示す図。 本発明にかかる加工方法において使用する切削工具について示す図。 本発明にかかる加工方法のフローについて示す図。 従来の二番逃がし部を設けたプレス金型について示す図。 （ａ）は、テーパ状のエンドミル部を設けた切削工具による二番逃がし部の加工について示す図。（ｂ）は、傾斜ヘッド搭載設備とボールエンドミルを利用した二番逃がし部の加工について示す図。 テーパ状のエンドミル部を設けた切削工具にて実施される二番逃がし部の加工について示す図。

１ 切削工具
３ エンドミル部
２０ プレス金型
２１ 抜き刃
２１ａ プロファイル線
２２ カッターライン
２３ 二番逃がし部

Claims (2)

1. 球形状のエンドミル部を有する切削工具を用い、
   プレス金型の抜き刃のプロファイル線を基準とした二番逃がし部を加工し、
   ＣＡＭにて、
   プレス金型の抜き刃のプロファイル線を定義し、
   前記抜き刃の刃面のプロファイル幅Ｗ１を定義し、
   切削加工幅Ｗ２を定義し、
   球形状のエンドミル部の半径Ｒ１を定義し、
   前記プロファイル線の座標データを基準として、
   プレス打ち抜き方向に、
   前記プロファイル幅Ｗ１と、規定幅√[Ｒ１ ² −（Ｒ１−Ｗ２） ² ]の和の分だけオフセットさせた位置、
   及び、
   エンドミル部の半径方向であって、前記プロファイル線から離れる方向に、
   前記切削加工幅Ｗ２と、前記半径Ｒ１の差の分だけオフセットさせた位置に、
   前記エンドミル部の中心点の座標位置を定義し、
   前記中心点の座標位置を連続させることにより、前記中心点の軌跡となるカッターラインを定義し、
   前記カッターラインを基準として前記エンドミル部を移動させ、前記二番逃がし部を加工する、
   ことを特徴とする、プレス金型の抜き刃の二番逃がし部加工方法。
2. 前記球形状のエンドミル部の半径Ｒ１を、前記切削加工幅Ｗ２だけ小さくした値に定義し、
   ＣＡＭの切削加工装置のプレス金型ワークに対する干渉チェックを実施する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のプレス金型の抜き刃の二番逃がし部加工方法。

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