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
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
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