JP5172293B2 - プレス金型の加工方法、加工プログラム、加工プログラム生成プログラムおよび加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレス金型の加工方法、加工プログラム、加工プログラム生成プログラムおよび加工装置に関する。

プレス金型、例えば、自動車のドアを打ち抜き加工するプレス金型は、図１１に示すように、抜き加工方向に沿って、金型本体の外周に沿って形成された抜き刃部分Ｂと、この抜き刃部分Ｂの輪郭形状よりも内側に窪んだ２番逃がし部分Ｃとを有する。２番逃がし部分Ｃは、抜き刃部分Ｂによって打ち抜かれた打ち抜き片が、プレス金型に引っ掛かることがないようにするために備えられる。

従来、このようプレス金型を加工するには、抜き刃部分Ｂの加工と、２番逃がし部分Ｃの加工との２工程によって行われている。
抜き刃部分Ｂの加工では、図１２に示すように、加工工具としてフラットエンドミルを用い、このフラットエンドミルを抜き刃部分Ｂの輪郭線（プロファイルライン）に沿って移動させながらプレス金型素材Ｗの外周面を切削し、抜き刃部分Ｂのプロファイルラインより仕上代（約０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度）を残した形状まで荒加工する。
２番逃がし部分Ｃの加工では、図１３に示すように、加工工具としてＴ字型工具（工具軸の先端に短円柱状の刃部を備えたＴ字型工具）を用い、このＴ字型工具をプロファイルラインに沿って移動させるとともに、作業者が、Ｔ字型工具を抜き刃部分Ｂに合わせて上下させながら、２番逃がし部分Ｃを加工する。

ちなみに、２番逃がし部分の加工方法に関しては、図１３に示すＴ字型工具を用いる方法のほかに、テーパ状のエンドミル部を有する切削工具、ボールエンドミル、先端に球形状のエンドミル部を有する切削工具を用いて、プレス金型の２番逃がし部分を加工する方法も提案されている（特許文献１参照）。

以上の加工終了後、つまり、抜き刃部分Ｂの荒加工および２番逃がし部分Ｃの加工が終了したのち、抜き刃部Ｂ分については、仕上げ加工を行う。
仕上げ加工では、まず、図１４に示すように、荒加工した抜き刃部分Ｂを、フラットエンドミルにより約０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度切削加工して、抜き刃部分Ｂを仕上げ加工する。続いて、図１５に示すように、抜き刃部分Ｂのうち、先端の実刃部Ｂ１（約２ｍｍ程度）を残して、残りの部分をテーパ形状に逃げ加工し、刃面逃がし部Ｂ２を形成する。

特開２００６−１９２４８５号公報

従来の加工方法では、２番逃がし部分の加工に関して、各種工具を用いて加工することが提案されているが、いずれも、抜き刃部分の加工と、２番逃がし部分の加工との２工程によって行われている。そのため、各工程で用いる工具の種類も異なるため、工具交換に伴う手間や時間が必要になるため、効率的でない。
特に、２番逃がし部分の加工については、作業者が手動で、Ｔ字型工具を抜き刃部分に合わせて上下させながら、抜き刃部分を残して２番逃がし部分のみを加工しなければならないため、作業に熟練を必要とするうえ、危険を伴う。

そこで、工具形状を選択して１種類の工具で、抜き刃部分の加工と、２番逃がし部分の加工とを連続的に加工することが考えられる。しかし、これには工具長も長くしなくてはならない。すると、切削中に工具が受ける抵抗によって、工具がワークから離れる方向へ逃げてしまう。そのため、工具の逃げを考慮して、微小な切り込みで何回もの分割切削を行うしかないため、いずれにしても、加工時間の大幅な短縮は望めない。

本発明の目的は、このような従来の実情に対して、加工時間を大幅に短縮できるプレス金型の加工方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、熟練を必要とせず、かつ、危険を伴うことなく、加工時間を大幅に短縮できるプレス金型の加工プログラム、加工プログラム生成プログラムおよび加工装置を提供することにある。

本発明のプレス金型の加工方法は、抜き加工方向に沿って、抜き刃部分と、前記抜き刃部分の輪郭形状よりも内側に窪んだ２番逃がし部分とを有するプレス金型を加工するプレス金型の加工方法であって、工具本体の先端外周に、前記工具本体の外周面から突出しかつ前記工具本体の軸を中心とする回転時および前記工具本体の軸方向への移動時に切削加工可能な刃先部分を少なくとも１つ以上有する加工工具を用い、前記加工工具の前記工具本体の軸を前記抜き刃部分の面と略平行な姿勢で、前記加工工具を回転させながら、前記加工工具とプレス金型素材とを、前記抜き刃部分の輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動工程と、前記相対移動工程において、前記加工工具と前記プレス金型素材とが所定ピッチ相対移動する毎に、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記抜き加工方向に沿う前記抜き刃部分と前記２番逃がし部分との形状に沿って、前記工具本体の軸方向へ相対移動させる突き加工工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、工具本体の先端外周に、工具本体の外周面から突出しかつ工具本体の軸を中心とする回転時および工具本体の軸方向への移動時に切削加工可能な刃先部分を少なくとも１つ以上有する加工工具を用いて、相対移動工程および突き加工工程が行われる。
相対移動工程では、加工工具の工具本体の軸を抜き刃部分の面と略平行な姿勢で、加工工具を回転させながら、加工工具とプレス金型素材とを、抜き刃部分の輪郭形状に沿って相対移動させる。突き加工工程では、相対移動工程において、加工工具とプレス金型素材とが所定ピッチ相対移動する毎に、加工工具とプレス金型素材とを、抜き加工方向に沿う抜き刃部分と２番逃がし部分との形状に沿って、工具本体の軸方向へ相対移動させる。

つまり、工具本体の先端外周に、工具本体の外周面から突出しかつ工具本体の軸を中心とする回転時および工具本体の軸方向への移動時に切削加工可能な刃先部分を少なくとも１つ以上有する加工工具を用いて加工するようにしたので、フラットエンドミルを用いて加工する場合に比べ、切削時の抵抗を小さくできる。
しかも、加工工具を回転させながら、加工工具とプレス金型素材とを抜き刃部分の輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動工程とともに、加工工具とプレス金型素材とを、抜き加工方向に沿う抜き刃部分と２番逃がし部分との形状に沿って、工具本体の軸方向へ相対移動させるようにしたので、従来２工程で加工していたものを、１工程で加工することができる。
その際、加工工具を回転させながら、抜き刃部分の輪郭形状に沿って相対移動させるだけでなく、抜き加工方向に沿う抜き刃部分と２番逃がし部分との形状に沿って、工具本体の軸方向へ相対移動させるようにしたので、工具本体の逃げを少なくできる。従って、切り込み量を大きくできるから、加工時間の大幅な短縮に寄与できる。

本発明のプレス金型の加工方法において、前記突き加工工程は、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向へ相対移動させて前記抜き刃部分を加工する抜き刃部分突き加工工程と、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向に対して直交する方向へ相対移動させて前記加工工具を前記２番逃がし部分に切り込ませる切込工程と、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向へ相対移動させて前記２番逃がし部分を加工する２番逃がし部分突き加工工程とを有する、ことが好ましい。

この構成によれば、突き加工工程において、加工工具とプレス金型素材とを、工具本体の軸方向へ相対移動させて抜き刃部分を加工し、次に、工具本体の軸方向に対して直交する方向へ相対移動させて加工工具を２番逃がし部分に切り込ませたのち、工具本体の軸方向へ相対移動させて２番逃がし部分を加工するため、抜き刃部分から２番逃がし部分の加工を連続して行うことができる。

本発明のプレス金型の加工方法において、前記プレス金型の前記抜き刃部分は、実刃部と、前記実刃部から前記２番逃がし部分へ向かうに従って前記実刃部の輪郭形状よりも内側へ傾斜状に徐々に窪んだ形状の刃面逃がし部とを有し、前記抜き刃部分突き加工工程は、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向へ相対移動させて前記実刃部を加工したのち、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向へ相対移動させるとともに前記軸方向とは直交する方向へ移動させて前記刃面逃がし部を加工する、ことが好ましい。

この構成によれば、抜き刃部分突き加工工程において、加工工具とプレス金型素材とを、工具本体の軸方向へ相対移動させて実刃部を加工したのち、工具本体の軸方向へ相対移動させるとともに軸方向とは直交する方向へ移動させて刃面逃がし部を加工するようにしたので、プレス金型の抜き刃部分に、実刃部と刃面逃がし部とを連続して加工することができる。従って、この点からも、加工工程数を少なくでき、時間短縮が可能である。ちなみに、従来の場合、刃面逃がし部の加工を、作業者がグラインダなどで加工していたため、極めて作業効率が悪いが、本発明によれば、これらの点も大幅に改善できる。

本発明のプレス金型の加工方法において、前記突き加工工程によって加工された前記抜き刃部分をエンドミルによって仕上げ加工する仕上げ加工工程を備える、ことが好ましい。
この構成によれば、突き加工工程によって加工された抜き刃部分をエンドミルによって仕上げ加工するようにしたので、打ち抜き加工された製品の剪断面を良好に仕上げることができる。

本発明の加工プログラムは、上述したいずれかに記載の加工方法を、制御装置を備えた加工装置に実行させる、ことを特徴とする。
この構成によれば、上述した加工方法と同様な効果が期待できる。

本発明の加工プログラム生成プログラムは、抜き加工方向に沿って、抜き刃部分と、前記抜き刃部分の輪郭形状よりも内側に窪んだ２番逃がし部分とを有するプレス金型を、加工工具により加工するための加工プログラムを生成する加工プログラム生成プログラムであって、前記抜き刃部分の輪郭形状データ、前記加工工具および前記プレス金型の加工部分に関するパラメータを取り込む処理と、前記輪郭形状データおよび前記加工工具の形状に基づいて、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動経路を求める処理と、前記相対移動経路の所定ピッチ毎に、前記加工工具と前記金型素材とを、前記抜き加工方向に沿う前記抜き刃部分および前記２番逃がし部分の形状に沿って、相対移動させる突き加工経路を求める処理と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、抜き刃部分の輪郭形状データ、加工工具およびプレス金型の加工部分に関するパラメータを入力すると、これらのデータが取り込まれた後、輪郭形状データおよび加工工具の形状に基づいて、加工工具とプレス金型素材とを、抜き刃歩部の輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動経路が求められるとともに、この相対移動経路の所定ピッチ毎に、加工工具と金型素材とを、抜き加工方向に沿う抜き刃部分および２番逃がし部分の形状に沿って、相対移動させる突き加工経路が求められるから、加工工具によりプレス金型を加工する加工プログラムの自動的に作成することができる。従って、これによって作成した加工プログラムを用いて加工を行えば、上述した各効果が期待できる。

本発明のプレス金型の加工装置は、抜き加工方向に沿って、抜き刃部分と、前記抜き刃部分の輪郭形状よりも内側に窪んだ２番逃がし部分とを有するプレス金型を加工するプレス金型の加工装置であって、加工工具と、前記加工工具を回転可能に支持するスピンドルヘッドを有し、前記スピンドルヘッドおよびプレス金型素材を三次元方向へ相対移動する三次元駆動機構と、前記三次元駆動機構の動作を制御する制御装置とを備え、前記加工工具は、工具本体の先端外周に、前記工具本体の外周面から突出しかつ前記工具本体の軸を中心とする回転時および前記工具本体の軸方向への移動時に切削加工可能な刃先部分を少なくとも１つ以上有し、前記制御装置は、前記加工工具の前記工具本体の軸を前記抜き刃部分の面と略平行な姿勢で、前記加工工具を回転させながら、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記抜き刃部分の輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動工程と、前記相対移動工程において、前記加工工具と前記プレス金型素材とが一定ピッチ相対移動する毎に、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記抜き加工方向に沿う前記抜き刃部分と前記２番逃がし部分との形状に沿って、前記工具本体の軸方向へ相対移動させる突き加工工程とを実行させる手段を有する、ことを特徴とする。

この構成によれば、制御装置が、加工工具を回転させながら、加工工具とプレス金型素材とを、抜き刃部分の輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動工程と、これらが一定ピッチ相対移動する毎に、加工工具とプレス金型素材とを、抜き加工方向に沿う抜き刃部分と２番逃がし部分との形状に沿って、工具本体の軸方向へ相対移動させる突き加工工程とを実行させるから、上記加工方法で述べた加工時間の大幅な短縮に寄与できるほか、作業者が加工工具と金型素材との相対移動動作を行わなくてもよいから、熟練を必要とせず、かつ、安全に作業を行える。

本発明のプレス金型の加工装置において、前記プレス金型素材は、ワーク載置面に所定高さの脚部を介して支持され、前記制御装置は、前記脚部の高さ情報を考慮して、前記相対移動工程および突き加工工程とを実行させる手段を有する、ことが好ましい。
プレス金型素材をワーク載置面に直接載置すると、プレス金型素材の底面部分、つまり、ワーク載置面近傍の部分については加工できない。そこで、プレス金型素材を、テーブルに所定高さの脚部を介して支持したので、プレス金型素材の底面まで加工できる。その際、事前に、脚部の高さ情報を入力しておけば、制御装置は、脚部の高さ情報を考慮して、相対移動工程および突き加工工程を実行するため、労力をかけることなく、全ての面について所定の加工を実現できる。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜加工装置の説明＞
図１は、本発明の一実施形態に係る加工装置の概略構成を示す斜視図、図２は、加工装置で用いる突き加工工具を示す正面図、図３は、制御装置の概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、加工装置１は、いわゆる門型のマシニングセンタであり、加工工具２Ａ，２と、この加工工具２Ａ，２を回転可能に支持するスピンドルヘッド３４を有し、スピンドルヘッド３４およびプレス金型素材Ｗを三次元方向へ相対移動させる三次元駆動機構１０と、工具交換部４０と、これらスピンドルヘッド３４、三次元駆動機構１０および工具交換部４０の動作を制御する制御装置５０とを備えている。

三次元駆動機構１０は、水平面内の一方向であるＸ方向に沿ったＸ駆動軸を有するＸ駆動機構１１と、水平面内でＸ方向に直交する方向であるＹ方向に沿ったＹ駆動軸を有するＹ駆動機構２１と、Ｘ方向およびＹ方向に直交するＺ方向に沿ったＺ駆動軸を有するＺ駆動機構３１とを備えている。
Ｘ駆動機構１１は、Ｘ方向に沿ったＸ駆動ガイド軸１２と、このＸ駆動ガイド軸１２によってＸ方向へスライド移動可能にガイドされるとともにワーク載置面１３を上面に有するＸスライダ１４とを備えている。ワーク載置面１３には、ワークであるプレス金型素材Ｗが複数の脚部１５を介してワーク載置面１３から所定高さ位置に載置されている。
Ｙ駆動機構２１は、Ｘ駆動機構１１を間にしてＹ方向に沿った両側から立設された二本のコラム２２と、Ｘスライダ１４から所定の高さをもつとともにＹ方向に沿ってコラム２２に架設されたＹ駆動ガイド軸２３と、Ｙ駆動ガイド軸２３に沿ってスライド移動可能にガイドされたＹスライダ２４とを備えている。
Ｚ駆動機構３１は、筒軸をＺ方向に有する筒状に形成されたＹスライダ２４の内周においてＺ方向に沿って設けられたＺ駆動ガイド軸３２と、Ｙスライダ２４からＸスライダ１４に載置されたプレス金型素材Ｗに向けてＺ駆動ガイド軸３２に沿ってスライド可能にガイドされたＺスライダ３３とを備えている。
Ｚスライダ３３の下端側には、加工工具２Ａ，２を着脱可能に保持するとともに、この加工工具２Ａ，２を回転駆動させるスピンドルヘッド３４が設けられている。

各駆動機構１１，２１，３１は、それぞれ独立して動力源（不図示）および動力源の動力をスライダに伝達する動力伝達機構（不図示）を備えている。この駆動源は、制御装置５０により制御される。そして、動力伝達機構によって駆動源の動力が各スライダ１４，２４，３３に向けて伝達されて、各スライダ１４，２４，３３が移動される。なお、動力源としては、リニアモータや回転子を有するモータなどの種々のモータを利用することができる。また、動力伝達機構としては、リニアモータの摺動子をスライダ１４，２４，３３に取り付けた構成や、回転子に接続されたボールねじにスライダ１４，２４，３３を螺合させた構成が例として挙げられる。

工具交換部４０は、Ｘ駆動ガイド軸１２とコラム２２で構成される隅部に設けられている。この工具交換部４０は、略四角箱状の本体４１と、この本体４１の上面上に設けられた工具保持テーブル４２と、本体４１の上面に設けられ工具保持テーブル４２をＸ駆動ガイド軸１２に対して接離する方向（±Ｙ方向）への移動をガイドする一対の交換ガイドレール４３と、工具交換部４０を駆動させる工具交換駆動機構４４（図４参照）とを備えている。
工具保持テーブル４２は、複数の工具保持部４２Ａ，４２Ｂを備えている。これらの工具保持部４２Ａ，４２Ｂは、Ｙスライダ２４の移動軌跡の下方に位置する状態で設けられている。工具交換駆動機構４４は、工具保持テーブル４２を必要に応じて移動させ、これにより、スピンドルヘッド３４と工具保持テーブル４２上の加工工具２とを交換動作させる。

加工工具のうち、プレス金型素材Ｗの荒加工に用いられる突き加工工具２Ａは、図２に示すように、スピンドルヘッド３４に着脱可能に取り付けられる工具本体３と、この工具本体３の先端に固定手段５を介して着脱可能に取り付けられた刃先チップ４とを有する。
刃先チップ４は、工具本体３の外周面から突出し、かつ、工具本体３の軸を中心とする回転時および工具本体３の軸方向への移動時に切削加工可能な刃先部分４Ｂを備えている。具体的には、所定の厚みを有する板状で、工具本体３に固定手段５によって着脱可能に取り付けられる固定部４Ａと、この固定部４Ａから先細り状に形成された刃先部分４Ｂとを備え、刃先部分４Ｂが工具本体３の外周面から約３〜５ｍｍ程度突出するように工具本体３に取り付けられている。

制御装置５０には、図３に示すように、入力部６１および表示部６２が接続されているとともに、スピンドルヘッド３４、三次元駆動機構１０および工具交換駆動機構４４が電気的に接続されている。また、制御装置５０は、加工制御部５１と、工具交換制御部５５と、を備えている。
加工制御部５１は、加工プログラム生成部５４と、プロファイルデータ記憶部５２と、加工経路データ記憶部５３を備える。作業者により入力部６１からプロファイルラインのデータや加工工具データ、プレス金型の形状に関する各種パレメータが入力されると、加工プログラム生成部５４は、これらをプロファイルデータ記憶部５２に記憶させる。また、このプロファイルデータ記憶部５２に記憶されたプロファイルラインのデータや各種パレメータを基に、加工工具２Ａ，２の加工経路を演算し、この加工経路データを加工経路データ記憶部５３に記憶させる。つまり、プロファイルライン（輪郭形状データ）および加工工具の形状に基づいて、加工工具とプレス金型素材とを、プロファイルラインに沿って相対移動させる相対移動経路を求める処理と、相対移動経路の所定ピッチ毎に、加工工具と金型素材とを、抜き加工方向に沿う抜き刃部分Ｂおよび２番逃がし部分Ｃの形状に沿って、相対移動させる突き加工経路を求める処理とを行って加工経路データを求め、この加工経路データを加工経路データ記憶部５３に記憶させる。
そして、加工経路データ記憶部５３に記憶された加工経路データに基づいて、三次元駆動機構１０の駆動を制御して、プレス金型を加工する。

さらに、加工制御部５１は、入力部６１から脚部１５の高さ情報が入力されると、その脚部１５の高さ情報を記憶し、この脚部１５の高さ情報を考慮して、後述する相対移動工程および突き加工工程とを実行させる手段を有する。つまり、加工経路データの各座標値のうち、Ｚ座標値に脚部１５の高さ情報を加算して、加工経路データを補正し、この補正した加工経路データを用いてプレス金型を加工する機能を備えている。

＜プレス金型の加工方法の説明＞
プレス金型の加工では、まず、図４に示すように、突き加工工具２Ａを用いて、プレス金型素材Ｗの外周面に、抜き刃部分Ｂおよび２番逃がし部分Ｃを荒加工する荒加工工程が行われたのち、図５に示す、フラットエンドミル２Ｂを用いて、抜き刃部分Ｂが仕上げ加工される仕上げ加工工程が行われる。
ここで、抜き刃部分Ｂは、通常１５〜２０ｍｍ程度で、実刃部Ｂ１（約２ｍｍ程度）と、この実刃部Ｂ１から２番逃がし部分Ｃへ向かうに従って実刃部Ｂ１の輪郭形状よりも内側へ徐々に傾斜状に窪んだ刃面逃がし部Ｂ２とを有する。刃面逃がし部Ｂ２の傾斜逃がし量Ｂ３は、通常、０．５〜１ｍｍ程度である。２番逃がし部分Ｃの２番逃がし量Ｃ１は、通常、２ｍｍ程度である。

荒加工工程では、突き加工工具２Ａの工具本体３の軸を抜き刃部分Ｂの面（実刃部Ｂ１の面）と略平行な姿勢にした状態において、突き加工工具２Ａを回転させながら、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとを、抜き刃部分Ｂの輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動工程と、この相対移動工程において、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとが所定ピッチ相対移動する毎に、突き加工工具２Ａを、抜き加工方向に沿う抜き刃部分Ｂと２番逃がし部分Ｃとの形状に沿って、工具本体３の軸方向へ移動させる突き加工工程とが行われる。

具体的には、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとが抜き刃部分Ｂの輪郭線（プロファイルライン）に沿って所定ピッチ相対移動する毎に、突き加工工具２Ａは、図６に示すように、ア点，イ点、ウ点、エ点、オ点、カ点、キ点、ク点（ア点と同じ）を通る加工経路で移動される。
つまり、突き加工工程では、突き加工工具２Ａを工具本体３の軸方向へ相対移動させて抜き刃部分Ｂを加工する抜き刃部分突き加工工程（ア点〜ウ点へ移動する経路）と、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとを工具本体３の軸方向に対して直交する方向へ相対移動させて突き加工工具２Ａを２番逃がし部分Ｃに切り込ませる切込工程（ウ点〜エ点へ移動する経路）と、突き加工工具２Ａを工具本体３の軸方向へ相対移動させて２番逃がし部分Ｃを加工する２番逃がし部分突き加工工程（エ点〜オ点へ移動する経路）と、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとを工具本体３の軸方向に対して直交する方向へ相対移動させて突き加工工具２Ａをプレス金型素材Ｗから退避させる退避工程（オ点〜カ点へ移動する経路）と、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとを工具本体３の軸方向およびこれと直交する方向へ相対移動させて突き加工工具２Ａを基の位置へ復帰させる復帰工程（カ点〜キ点〜ク点へ移動する経路）とが順番に連続して行われる。

抜き刃部分突き加工工程（ア点〜ウ点へ移動する経路）では、突き加工工具２Ａを、工具本体３の軸方向へ相対移動させて実刃部Ｂ１を加工したのち（ア点〜イ点へ移動する経路）、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとを工具本体３の軸方向へ相対移動させるとともに軸方向とは直交する方向へ移動させて刃面逃がし部Ｂ２を加工する（イ点〜ウ点へ移動する経路）。
なお、図６において、
Ａ：加工開始高さ
Ｄ：退避量
Ｅ：加工代（プレス金型素材からの取り代）
Ｆ：クリアランス量（２番逃がし部分Ｃから干渉物までの量）
である。

加工経路を求めるには、図７および図８に示すフローチャートに従って処理が行われる。なお、以下の説明において、ＳＴとはステップを意味する。
ＳＴ１において、３次元のプロファイルライン、および、各パラメータを入力する。３次元のプロファイルラインは、図６で示すように、プレス金型の抜き刃部分ＢのプロファイルラインＰＦＬである。パラメータとしては、図６に示すＡ、Ｂ（Ｂ１，Ｂ２、Ｂ３）、Ｃ（Ｃ１）、Ｄ，Ｅ，Ｆなどである。これらのデータは、加工制御部５１のプロファイルデータ記憶部５２に記憶される。
ＳＴ２において、入力したプロファイルラインを形状と反対側に「工具半径＋削り代」分３次元オフセットする。
ＳＴ３において、「突き加工ピッチ」に分解したプロファイルライン上のＸＹＺ座標値を求める。つまり、突き加工工具２Ａが抜き刃部分Ｂの輪郭形状に沿って所定ピッチ移動するプロファイルライン上の各点のＸＹＺ座標値を求める。そして、各点について、ア点〜ク点の加工経路を求める処理を繰り返す。

ＳＴ４において、「加工開始高さＡ」分Ｚ値を加算する。この座標値をアとする。
ＳＴ５において、アの座標から「加工開始高さＡ＋実刃部Ｂ１（幅寸法）」分減算したＺ値を求める。但し、形状が傾斜している箇所については、形状面からの面直方向に「実刃部Ｂ１（幅寸法）」を確保する。この座標値をイとする。
ＳＴ６において、イの座標から「刃面逃がし部Ｂ２（幅寸法）」分Ｚ値を減算した位置において「傾斜逃がし量Ｂ３］分形状側に移動した座標値を求める。この座標値をウとする。

ＳＴ７において、ウの座標から「２番逃がし量Ｃ１−傾斜逃がし量Ｂ３」分形状側に移動した座標値を求める。この座標値をエとする。
ＳＴ８において、エの座標から「２番逃がし部分Ｃの幅寸法」または「干渉物」に突き当たる前までＺ値を減算した座標値を求める。この座標値をオとする。
ＳＴ９において、オの座標から「退避量＋削り代」分形状の反対側に移動した座標値を求める。この座標値をカとする。
ＳＴ１０において、カの位置から「加工開始高さ」までＺ値を増加させた座標値を求める。この座標値をキとする。ア→イ→ウ→エ→オ→カ→キ→ク（ア）を結ぶ加工経路を求める。このようにして求められた加工経路データは、加工経路データ記憶部５３に記憶される。

＜実施形態の作用効果＞
（１）荒加工工程において、突き加工工具２Ａの工具本体３の軸を抜き刃部分Ｂの面と略平行な姿勢にした状態において、突き加工工具２Ａを回転させながら、突き加工工具２Ａを抜き刃部分Ｂの輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動工程を実行する際、突き加工工具２Ａが一定ピッチ移動する毎に、突き加工工具２Ａが、ア→イ→ウ→エ→オ→カ→キ→ク（ア）を結ぶ加工経路で移動されるから、従来２工程で加工していたものを、１工程で加工することができる。

（２）その際、突き加工工具２Ａを回転させながら、抜き刃部分Ｂの輪郭形状に沿って相対移動させるだけでなく、抜き加工方向に沿う抜き刃部分Ｂと２番逃がし部分Ｃとの形状に沿って、工具本体３の軸方向へ相対移動させるようにしたので、工具本体３の逃げを少なくできる。従って、切り込み量を大きくできるから、加工時間の大幅な短縮に寄与できる。

（３）しかも、工具本体３の先端外周に、工具本体３の外周面から突出しかつ工具本体３の軸を中心とする回転時および工具本体３の軸方向への移動時に切削加工可能な刃先部分４Ｂを少なくとも１つ以上有する突き加工工具２Ａを用いて加工するようにしたので、フラットエンドミルを用いて加工する場合に比べ、切削時の抵抗を小さくできる。

（４）突き加工工程において、突き加工工具２Ａを、工具本体３の軸方向へ相対移動させて抜き刃部分Ｂを加工し、次に、工具本体３の軸方向に対して直交する方向へ相対移動させて突き加工工具２Ａを２番逃がし部分Ｃに切り込ませたのち、工具本体３の軸方向へ相対移動させて２番逃がし部分Ｃを加工するため、抜き刃部分Ｂから２番逃がし部分Ｃの加工を連続して行うことができる。

（５）抜き刃部分突き加工工程において、突き加工工具２Ａを、工具本体３の軸方向へ相対移動させて実刃部Ｂ１を加工したのち、工具本体３の軸方向へ相対移動させるとともに軸方向とは直交する方向へ移動させて刃面逃がし部Ｂ２を加工するようにしたので、プレス金型素材Ｗの抜き刃部分Ｂに、実刃部Ｂ１と刃面逃がし部Ｂ２とを連続して加工することができる。従って、この点からも、加工工程数を少なくでき、時間短縮が可能である。ちなみに、従来の場合、刃面逃がし部Ｂ２の加工を、作業者がグラインダなどで加工していたため、極めて作業効率が悪いが、本実施形態によれば、これらの点も大幅に改善できる。

（６）突き加工工程によって加工された抜き刃部分Ｂをフラットエンドミル２Ｂによって仕上げ加工するようにしたので、打ち抜き加工された製品の剪断面を良好に仕上げることができる。

（７）制御装置５０は、突き加工工具２Ａを回転させながら、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとを、抜き刃部分Ｂの輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動工程と、これらが一定ピッチ相対移動する毎に、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとを、抜き加工方向に沿う抜き刃部分Ｂと２番逃がし部分Ｃとの形状に沿って、工具本体３の軸方向へ相対移動させる突き加工工程とを実行させるから、加工時間の大幅な短縮に寄与できるほか、作業者が突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとの相対移動動作を行わなくてもよいから、熟練を必要とせず、かつ、安全に作業を行える。

（８）プレス金型素材Ｗを、Ｙスライダ１４のワーク載置面１３に所定高さの脚部１５を介して支持したので、プレス金型素材Ｗの底面まで加工できる。その際、事前に、脚部１５の高さ情報を入力しておけば、制御装置５０は、脚部１５の高さ情報を考慮して、相対移動工程および突き加工工程を実行するため、労力をかけることなく、全ての面について所定の加工を実現できる。

＜変形例＞
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

前記実施形態では、突き加工工具２Ａの下降動作時に、実刃部Ｂ１、刃面逃がし部Ｂ２、２番逃がし部分Ｃの加工動作をさせたのち、突き加工工具２Ａをプレス金型素材Ｗから離れる方向へ退避動作および元に位置に復帰動作させるようにしたが、つまり、図９（Ａ）に示す経路において、下降時のみ加工動作（一方向加工方法）させたが、これに限られない。要は、突き加工工程において、突き加工工具２Ａとプレス金型素材Ｗとを、抜き加工方向に沿う抜き刃部分Ｂと２番逃がし部分Ｃとの形状に沿って相対移動させながら加工を行えば、下降時および上昇時の双方で加工動作を行ってもよい。

例えば、図９（Ｂ）では、突き加工工具２Ａを、抜き加工方向に沿う抜き刃部分Ｂと２番逃がし部分Ｃとの形状に沿って往路加工動作（ア〜オ経路）させ、オ点において、突き加工工具２Ａを図の手前または奥側に移動させ、この後、突き加工工具２Ａを、抜き加工方向に沿う２番逃がし部分Ｃと抜き刃部分Ｂとの形状に沿って復路加工動作（オ〜ア経路）させる（往復加工方法）。
また、図９（Ｃ）では、突き加工工具２Ａを、抜き刃部分Ｂの実刃部Ｂ１に部分に沿って往路加工動作（ア〜イ経路）させ、イ点において、突き加工工具２Ａを図の手前または奥側に移動させ、この後、突き加工工具２Ａを、実刃部Ｂ１の形状に沿って復路加工動作（イ〜ア経路）させたのち、図９（Ａ）の動作を行う（クイック一方向加工方法）。
また、図９（Ｄ）では、図９（Ｂ）の往復加工動作の前後に、突き加工工具２Ａを、抜き刃部分Ｂの実刃部Ｂ１に部分に沿って上下に往復動作（復動作時に図の手前または奥側へ移動）させ、この往復動作時に加工動作（クイック往復加工方法）を行う。

前記実施形態では、加工工具２Ａ，２ＢがＹ方向およびＺ方向へ移動可能に構成され、プレス金型素材Ｗを載置するＹスライダ１４がＸ方向へ移動可能に構成された加工装置１を例に説明したが、これに限られない。例えば、加工工具２Ａ，２ＢがＸ，Ｙ，Ｚ方向へ移動可能に構成されたものでもよく、または、プレス金型素材Ｗが載置されるテーブルなどがＸ，Ｙ，Ｚ方向へ移動可能に構成されたものでもよい。また、移動軸については、加工工具およびテーブルのいずれか一方が、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のうちの少なくとも１つの軸方向へ、他が残りの軸方向へ移動可能であればよい。

前記実施形態では、スピンドルヘッド３４に着脱可能に取り付けられる工具本体３と、この工具本体３の先端に取り付けられた刃先チップ４とを有する突き加工工具２Ａを用いたが、必ずしも、２つの部材である必要はない。要は、工具本体３の外周面から突出し、かつ、工具本体３の軸を中心とする回転時および工具本体３の軸方向への移動時に切削加工可能な刃先部分４Ｂを備えている加工工具であれば、形状などは問わない。

また、刃先チップ４の形状についても、前記実施形態の形状に限らず、例えば、図１０に示す形状であってもよい。
図１０（Ａ）（Ｂ）は、菱形形状の刃先チップ４である。図１０（Ａ）では、対角を結ぶ線が工具本体３の軸線と平行および直交する向きに、図１０（Ｂ）では、菱形形状の一つの辺が工具本体３の軸線と直交する向きに、それぞれ取り付けられている。
図１０（Ｃ）は、矩形形状の刃先チップ４である。矩形形状の一つの辺が工具本体３の軸線と直交する向きに取り付けられている。
図１０（Ｄ）は、外周面に刃を有する円板形状の刃先チップ４である。

前記実施形態では、抜き刃部分Ｂの抜き刃部分突き加工工程において、突き加工工具２Ａを工具本体３の軸方向へ相対移動させて実刃部Ｂ１を加工したのち、工具本体３の軸方向へ相対移動させるとともに軸方向とは直交する方向へ移動させて刃面逃がし部Ｂ２を加工するようにしたが、刃面逃がし部Ｂ２については特別に設けなくてもよい。

前記実施形態では、最初に、突き加工工具２Ａを用いて、プレス金型素材Ｗの外周面に、抜き刃部分Ｂおよび２番逃がし部分Ｃを荒加工し、次に、フラットエンドミル２Ｂを用いて、抜き刃部分Ｂを仕上げ加工するようにしたが、プレス金型素材Ｗの輪郭形状から抜き刃部分Ｂまでの削り代が大きい場合には、突き荒加工工程の前に、プレス金型素材Ｗの輪郭形状を一定の厚みで切削加工する前加工を行うようにすれば、荒加工工程での削り代が少なくて済むので、荒加工工程を効率的に行える。

前記実施形態では、加工装置の制御装置５０に加工プログラムを生成する加工プログラム生成部５４を備える構成であったが、加工プログラムを生成する加工プログラム生成部５４については、加工装置とは別な構成であってもよい。
この場合、事前に、加工プログラム生成部５４において、加工プログラムを生成しておき、この生成された加工プログラムを制御装置５０を有する加工装置に組み込めば、この加工プログラムに基づいて加工装置の動作が制御されから、目的のプレス金型を自動的に加工することができる。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明は、例えば、自動車のドアを打ち抜き加工するプレス金型、比較的大型の部材を打ち抜き加工するプレス金型のほか、一般的な部品を抜き加工するプレス金型に利用できる。

本発明の一実施形態に係る加工装置の概略構成を示す斜視図。 上記加工装置に用いられる加工工具を示す正面図。 上記加工装置の制御装置を示すブロック図。 上記実施形態において、荒加工を示す図。 上記実施形態において、仕上げ加工を示す図。 上記実施形態において、加工工具の加工経路を示す図。 上記実施形態において、加工経路を求めるフローチャート（前半）。 上記実施形態において、加工経路を求めるフローチャート（後半）。 加工経路の他の例を示す図。 加工工具の他の例を示す図。 加工するプレス金型の例を示す斜視図。 抜き刃部分の荒加工を示す図。 ２番逃がし部分の荒加工を示す図。 抜き刃部分の仕上げ加工を示す図。 抜き刃部分の刃面逃がし部の加工を示す図。

符号の説明

１…加工装置、
２…加工工具、
２Ａ…突き加工工具、
２Ｂ…フラットエンドミル、
３…工具本体、
４…刃先チップ、
４Ｂ…刃先部分、
１０…三次元駆動機構、
１３…ワーク載置面、
１５…脚部、
５０…制御装置、
５１…プロファイルデータ記憶部、
５２…加工経路データ記憶部、
Ｂ…抜き刃部分、
Ｂ１…実刃部、
Ｂ２…刃面逃がし部、
Ｃ…２番逃がし部分、
Ｗ…プレス金型素材。

Claims (8)

1. 抜き加工方向に沿って、抜き刃部分と、前記抜き刃部分の輪郭形状よりも内側に窪んだ２番逃がし部分とを有するプレス金型を加工するプレス金型の加工方法であって、
   工具本体の先端外周に、前記工具本体の外周面から突出しかつ前記工具本体の軸を中心とする回転時および前記工具本体の軸方向への移動時に切削加工可能な刃先部分を少なくとも１つ以上有する加工工具を用い、
   前記加工工具の前記工具本体の軸を前記抜き刃部分の面と略平行な姿勢で、前記加工工具を回転させながら、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記抜き刃部分の輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動工程と、
   前記相対移動工程において、前記加工工具とプレス金型素材とが所定ピッチ相対移動する毎に、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記抜き加工方向に沿う前記抜き刃部分と前記２番逃がし部分との形状に沿って、前記工具本体の軸方向へ相対移動させる突き加工工程と、
   を備えることを特徴とするプレス金型の加工方法。
2. 請求項１に記載のプレス金型の加工方法において、
   前記突き加工工程は、
   前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向へ相対移動させて前記抜き刃部分を加工する抜き刃部分突き加工工程と、
   前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向に対して直交する方向へ相対移動させて前記加工工具を前記２番逃がし部分に切り込ませる切込工程と、
   前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向へ相対移動させて前記２番逃がし部分を加工する２番逃がし部分突き加工工程とを有する、
   ことを特徴とするプレス金型の加工方法。
3. 請求項２に記載のプレス金型の加工方法において、
   前記プレス金型の前記抜き刃部分は、実刃部と、前記実刃部から前記２番逃がし部分へ向かうに従って前記実刃部の輪郭形状よりも内側へ傾斜状に徐々に窪んだ形状の刃面逃がし部とを有し、
   前記抜き刃部分突き加工工程は、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向へ相対移動させて前記実刃部を加工したのち、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記工具本体の軸方向へ相対移動させるとともに前記軸方向とは直交する方向へ移動させて前記刃面逃がし部を加工する、
   ことを特徴とするプレス金型の加工方法。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプレス金型の加工方法において、
   前記突き加工工程によって加工された前記抜き刃部分をエンドミルによって仕上げ加工する仕上げ加工工程を備える、
   ことを特徴とするプレス金型の加工方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の加工方法を、制御装置を備えた加工装置に実行させる加工プログラム。
6. 抜き加工方向に沿って、抜き刃部分と、前記抜き刃部分の輪郭形状よりも内側に窪んだ２番逃がし部分とを有するプレス金型を、加工工具により加工するための加工プログラムを生成する加工プログラム生成プログラムであって、
   前記抜き刃部分の輪郭形状データ、前記加工工具および前記プレス金型の加工部分に関するパラメータを取り込む処理と、
   前記輪郭形状データおよび前記加工工具の形状に基づいて、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動経路を求める処理と、
   前記相対移動経路の所定ピッチ毎に、前記加工工具と前記金型素材とを、前記抜き加工方向に沿う前記抜き刃部分および前記２番逃がし部分の形状に沿って、相対移動させる突き加工経路を求める処理と、
   を備えることを特徴とする加工プログラム生成プログラム。
7. 抜き加工方向に沿って、抜き刃部分と、前記抜き刃部分の輪郭形状よりも内側に窪んだ２番逃がし部分とを有するプレス金型を加工するプレス金型の加工装置であって、
   加工工具と、前記加工工具を回転可能に支持するスピンドルヘッドを有し、前記スピンドルヘッドおよびプレス金型素材を三次元方向へ相対移動させる三次元駆動機構と、前記三次元駆動機構の動作を制御する制御装置とを備え、
   前記加工工具は、工具本体の先端外周に、前記工具本体の外周面から突出しかつ前記工具本体の軸を中心とする回転時および前記工具本体の軸方向への移動時に切削加工可能な刃先部分を少なくとも１つ以上有し、
   前記制御装置は、前記加工工具の前記工具本体の軸を前記抜き刃部分の面と略平行な姿勢で、前記加工工具を回転させながら、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記抜き刃部分の輪郭形状に沿って相対移動させる相対移動工程と、前記相対移動工程において、前記加工工具と前記プレス金型素材とが一定ピッチ相対移動する毎に、前記加工工具と前記プレス金型素材とを、前記抜き加工方向に沿う前記抜き刃部分と前記２番逃がし部分との形状に沿って、前記工具本体の軸方向へ相対移動させる突き加工工程とを実行させる手段を有する、
   ことを特徴とするプレス金型の加工装置。
8. 請求項７に記載のプレス金型の加工装置において、
   前記プレス金型素材は、ワーク載置面に所定高さの脚部を介して支持され、
   前記制御装置は、前記脚部の高さ情報を考慮して、前記相対移動工程および前記突き加工工程とを実行させる手段を有する、
   ことを特徴とするプレス金型の加工装置。

Images