JPH07136901A - Ｎｃ加工データの作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】効率的に作成することができ、しかも、プレス
金型の加工精度を十分に維持することのできるＮＣ加工
データの作成方法を提供する。 【構成】ワイヤフレームモデルデータに基づき、面を接
続したエッジモデルデータと、前記面の接続部分を曲面
とするフィレットモデルデータとを作成し（ステップＳ
２０、３０）、加工されるプレス金型の凸部に対応する
部分にフィレットモデルデータを採用し、凹部に対応す
る部分にエッジモデルデータを採用したＮＣ加工データ
を作成し（ステップＳ５０）、このＮＣ加工データを用
いてプレス金型を高精度に且つ効率的に切削加工するこ
とができる（ステップＳ７０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板金部品等の生産に使
用されるプレス金型の加工を効率的に行うことのできる
ＮＣ加工データの作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の製造工場において、ＮＣ制御工作
機械（ＮＣ装置）を用いた機械加工が広く行われてい
る。例えば、自動車の生産工場においては、種々の工程
においてＮＣ装置を用いた加工が行われており、パネル
等の板金部品を生産するためのプレス金型の加工にもＮ
Ｃ装置が使用されている。

【０００３】一方、設計や製造の自動化、機械化の進展
に伴って、コンピュータ支援設計システム／コンピュー
タ支援製造システム（ＣＡＤ／ＣＡＭシステム）の採用
が一般化しており、それぞれの業種、業務に応じたＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステムが提供されている。ＮＣ装置により
加工を行う際には、このようなＣＡＤ／ＣＡＭシステム
を使用して作成したモデルデータに所定の変換処理を施
すなどしてＮＣ加工データを作成することができる。

【０００４】ここで、プレス金型の加工と、当該プレス
金型を使用して最終製品である板金部品をプレス成形す
る成形加工との関係について、図７Ａに示す一枚の平板
１から、図７Ｂに示すＣＡＤシステム２を用いて作成さ
れたＮＣ加工データに基づき、図７Ｃに示す形状の板金
部品３をプレス成形する場合につき説明する。

【０００５】先ず、板金部品３に対するワイヤフレーム
モデルに基づき、図７ＢのＣＡＤシステム２により、ワ
イヤフレームモデルの線分で囲まれる部分に面を定義し
た数値モデルデータを作成し、次いで、前記数値モデル
データから、図８Ａおよび図８Ｂに示すパンチ４、ダイ
５よりなるプレス金型をＮＣ装置で切削加工するための
工具軌跡データ、すなわち、ＮＣ加工データを作成す
る。そして、前記ＮＣ加工データに基づき、ＮＣ装置で
パンチ４、ダイ５の切削加工を行い、得られたプレス金
型（パンチ４、ダイ５）を用いて図８Ｂに示すように平
板１をプレス成形することにより、板金部品３が作成さ
れる。

【０００６】この場合、ＮＣ加工データの基礎となる数
値モデルデータが、ワイヤフレームモデルの線分で囲ま
れる部分に平面のみを定義した数値モデルデータ（以
下、エッジモデルデータと称する）であると、このエッ
ジモデルデータに基づいて作成されたＮＣ加工データに
より加工工具６を用いてプレス金型（パンチ４、ダイ
５）の加工を行った場合、図９Ａに示すように、コーナ
部分である凸部７ａおよび凹部７ｂが角状に加工される
ことになる。そして、このように加工されたプレス金型
（パンチ４、ダイ５）を用いて平板１をプレス成形した
場合、作成されたブラケット（板金部品）３の前記凸部
７ａおよび凹部７ｂに対応する部位に亀裂や皺等の不良
が発生するという問題がある。

【０００７】そこで、前記エッジモデルデータの中、プ
レス金型の凸部７ａおよび凹部７ｂに対応する部位に曲
面（フィレット面）を設定し、前記曲面により滑らかに
接続された数値モデルデータ（以下、フィレットモデル
データと称する）を作成し、このフィレットモデルデー
タから求められたＮＣ加工データに従ってプレス金型を
切削加工するようにしたものがある（刊行物「型技術」
第４巻第３号（１９８９年３月号）、第５４頁〜第５５
頁記載の「オイクリッド」参照）。この場合、図９Ｂに
示すように、プレス金型（パンチ４、ダイ５）の凸部８
ａおよび凹部８ｂが曲面状に加工されるため、このプレ
ス金型を用いて作成されたブラケット（板金部品）３に
亀裂や皺等の不良が発生するという懸念はなくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
フィレットモデルデータを用いた場合、パンチ４および
ダイ５の双方の凸部８ａおよび凹部８ｂを加工工具６に
よって曲面状に切削加工しなければならない。このよう
な加工作業は、エッジモデルデータを用いた角状の切削
加工に比較して相当な時間を要するものであり、製品の
製造効率を著しく阻害することになる。

【０００９】本発明は、上記の不都合を解消するもので
あり、十分な加工精度を得ることができるとともに、効
率的な加工作業によって作成することのできるＮＣ加工
データの作成方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、パンチおよびダイからなるプレス金型
を作成するＮＣ加工データの作成方法において、前記プ
レス金型により製造される製品のワイヤフレームモデル
データに対して複数の面を設定し、前記面を接続した第
１のモデルデータを作成する第１のステップと、前記複
数の面間を滑らかに接続するフィレット面を設定し、前
記第１のモデルデータにおける前記複数の面の接続部分
の中、前記プレス金型の凸状部分に対応する接続部分を
前記フィレット面とする第２のモデルデータを作成する
第２のステップと、からなり、前記第２のモデルデータ
よりＮＣ加工データを得ることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明に係るＮＣ加工データの作成方法では、
ワイヤフレームモデルデータに基づいて作成されたプレ
ス金型のＮＣ加工データの中、凸部をフィレットモデル
データで作成し、凹部をエッジモデルデータで作成す
る。

【００１２】

【実施例】本発明に係るＮＣ加工データの作成方法につ
いて、実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

【００１３】図１は、ＮＣ加工データを作成するための
ＮＣデータ作成システム１０の構成図である。このＮＣ
データ作成システム１０は、中央処理装置を持ち、図形
処理や表示制御、データベース管理等の役割を持つコン
ピュータ１１、大量の図形情報を保存し更新することの
できる磁気ディスクデータベース１２、ＮＣデータ作成
システム１０において作成されたＮＣ加工データを出力
するＮＣデータ出力装置１３、ＮＣデータ作成システム
１０とその使用者との対話の中心的装置であり、入力装
置と連動して利用されるディスプレイ装置１４、ディス
プレイ装置１４に接続されるタブレット１５、キーボー
ド１６、マウス１７、ボリュームスィッチ１８等の入力
機器から構成されている。

【００１４】そして、前記ＮＣデータ作成システム１０
は、図２に示すプログラム構成図の如く多くのプログラ
ムを有している。各プログラムは分担する機能により次
のようなモジュールに分類することができる。

【００１５】（１） ＮＣデータ作成システム１０内の
処理および情報の流れを制御するオペレーティングシス
テム３２および制御モジュール３４、（２） 各種の入
力機器、例えば、キーボード１６に対応した入力操作が
円滑に行われるように援助する入力モジュール４４、
（３） 入力された情報をコマンド命令の形式に従って
解釈する入力解釈モジュール３９、（４） 表示情報の
管理およびコマンドに従った表示処理を行う表示モジュ
ール３８、（５） 命令に対応したサブモジュールより
構成されるコマンドに従った図形処理を行う図形処理コ
マンドモジュール２４、（６） データベース５４に保
持されたＮＣ加工データの作成に必要な大量の情報を効
率よく検索および蓄積するデータベース操作モジュール
４９、（７） 自動設計プログラムであるマクロプログ
ラム２８ａを実行するマクロモジュール２８、（８）
プレス金型を加工する工具軌跡（ＮＣ加工データ）を算
出する工具軌跡算出モジュール２６、（９） 他のＣＡ
Ｄシステムや他のＮＣデータ作成システムとの情報交換
および連動処理を行う外部システムインタフェース３０
等を備える。

【００１６】さらに、このＮＣデータ作成システム１０
には、拡張性および保守性を保つため、当該システム１
０の構成および標準値等を記憶するシステム制御ファイ
ル２２、各コマンドの操作性およびプログラム制御手順
を記憶するコマンド制御ファイル４２、表示装置の機種
および構成を記憶する表示制御ファイル３６等の補助フ
ァイルが用意されている。また、図形の処理を行う図形
処理ライブラリ４６、ディスプレイ装置１４に表示を行
うための表示ライブラリ４８、当該システム１０で作成
されたＮＣ加工データをＮＣデータ出力装置１３に出力
するためのＮＣデータ変換ユーティリティ５６、他のシ
ステムと結合するためのデータ交換ユーティリティ５２
が用意されている。

【００１７】次に各モジュールについて簡単に説明す
る。

【００１８】制御モジュール３４は、プログラム群をモ
ジュール化し、各モジュール間に介在することにより、
システム内制御の一元管理および呼出し手順の標準化を
行う。その機能としては、開始、終了、異常処理および
各モジュールの実行制御、実行履歴の記録、デバッグ機
能、オペレーティングシステム３２との間の特殊処理を
行う。

【００１９】入力モジュール４４は、各種入力装置の各
種入力方法を整理統一した仕様に従った快適な入力手順
を使用者に提供する。その機能は、使用者に対し入力す
べき情報の種類、入力方法および入力装置を指示する入
力促進、入力情報の選択、入力情報の標準型への変換等
を行う。

【００２０】入力解釈モジュール３９は、入力情報の解
釈方法、および結果表示を一元化することにより、多様
な入力指示方法をサポートして入力操作性を向上させる
とともに、ＮＣデータ作成システム１０の拡張性を維持
する。その機能としては、入力情報の解釈および解釈結
果の表示を行う。

【００２１】表示モジュール３８は、多様な表示操作要
求を統一的に処理し、表示情報および表示状態の管理を
行う。

【００２２】図形処理コマンドモジュール２４は、入力
引数の形式、コマンドに従った処理プログラムの呼び出
し、結果の処理方法を一元的に管理し、ＮＣデータ作成
システム１０の保守性および拡張性を維持する。

【００２３】データベース操作モジュール４９は、他モ
ジュールからの要求方法を標準化するとともに、障害発
生時の回復手段を提供する。その機能は、データベース
使用状況の管理、データベース５４の操作、障害発生時
の処理等である。

【００２４】外部システムインタフェース３０は、他シ
ステムとの情報授受を標準化し、ＮＣデータ作成システ
ム１０の有効利用を図る。その機能は、外部システムと
の情報授受、外部プログラムの稼働制御を行う。

【００２５】マクロモジュール２８は、作成されたマク
ロプログラム２８ａに従って、ＮＣデータ作成システム
１０の実行制御を行う。その機能は、マクロプログラム
２８ａの翻訳、実行である。

【００２６】工具軌跡算出モジュール２６は、ＮＣデー
タ作成システム１０で作成されデータベース５４に格納
された後述するエッジモデルデータ、フィレットモデル
データ、混合モデルデータ等に基づいて、加工工具の軌
跡データ（ＮＣ加工データ）を算出する。

【００２７】次に、前記のように構成されるＮＣデータ
作成システム１０を用いたＮＣ加工データの作成方法に
ついて説明する。

【００２８】図３Ａおよび図３Ｂは、本実施例のＮＣ加
工データの作成手順を示すフローチャートである。この
場合、図１および図２に示すＮＣデータ作成システム１
０において、図７Ｃに示す形状のブラケット（板金部
品）３を製造するプレス金型のＮＣ加工データを作成す
るものとして以下説明する。

【００２９】先ず、板金部品３の三次元形状データ（ワ
イヤフレームモデルデータ）を外部のＣＡＤシステムか
らデータ変換ユーティリティ５２を用いてデータベース
５４に入力する（ステップＳ１０）。

【００３０】次いで、マクロモジュール２８は、前記ワ
イヤフレームモデルデータによって構成される線分で囲
まれた部分に対して平面または曲面を設定することによ
り、複数の面の集合からなり、各面の接続部分が角状と
なった、いわゆる、エッジモデルデータを作成する（ス
テップＳ２０）。このエッジモデルデータは、図８Ａお
よび図８Ｂに示すパンチ４、ダイ５の外周形状に対応し
ており、例えば、図４Ａに示すように、各面の端部の直
線７０ａ〜７０ｅを凸部７１ａ、７１ｂおよび凹部７２
ａ、７２ｂにおいて角状に接続したものである。

【００３１】次に、前記エッジモデルデータにおける前
記複数の面の接続部分を滑らかな曲面（フィレット面）
で接続することにより、いわゆる、フィレットモデルデ
ータを作成する（ステップＳ３０）。このフィレットモ
デルデータは、例えば、図４Ｂに示すように、図４Ａの
角状の凸部７１ａ、７１ｂおよび凹部７２ａ、７２ｂの
データを曲線状の凸部７３ａ、７３ｂおよび凹部７４
ａ、７４ｂのデータとしたものである。

【００３２】以上のようにしてエッジモデルデータおよ
びフィレットモデルデータを作成した後、これらのデー
タを図４Ｃに示すように混合した混合モデルデータを作
成する（ステップＳ４０）。

【００３３】次いで、前記混合モデルデータから最適モ
デルデータを作成する（ステップＳ５０）。この最適モ
デルデータは、図３Ｂに示すサブルーチンに従って作成
される。すなわち、図４Ｃに示すように、凸部７１ａ、
７１ｂと凸部７３ａ、７３ｂ、および、凹部７２ａ、７
２ｂと凹部７４ａ、７４ｂのデータが重なり合っている
場所をチェックし、その部分を干渉部分として認識する
（ステップＳ５１）。次に、前記干渉部分に対して、図
５Ａに示すように、加工工具６をパンチ４０の外周形状
に対応させて考えた混合モデルデータからなる仮想線７
５に向けて変位させるものと仮定した場合、その変位方
向をＮＣ工作機械のＺ軸マイナス方向に設定し、Ｚ座標
が最小値となるデータを選択する（ステップＳ５２）。
この作業を全混合モデルデータに対して行い、最適モデ
ルデータを抽出する（ステップＳ５３）。この場合、前
記最適モデルデータに基づく加工工具６の加工軌跡７６
を図５Ａに示す。同様に、前記干渉部分に対して、図５
Ｂに示すように、加工工具６をダイ５０の外周形状に対
応させて考えた混合モデルデータからなる仮想線７７に
向けて変位させるものと仮定した場合、その変位方向を
ＮＣ工作機械のＺ軸マイナス方向に設定し、Ｚ座標が最
小値となるデータを選択する（ステップＳ５２）。この
作業を全混合モデルデータに対して行い、最適モデルデ
ータを抽出する（ステップＳ５３）。この場合、前記最
適モデルデータに基づく加工工具６の加工軌跡７９を図
５Ｂに示す。

【００３４】次に、ステップＳ５０で作成された最適モ
デルデータは、一旦データベース５４に格納された後、
ＮＣデータ変換ユーティリティ５６によりＮＣ加工デー
タに変換され（ステップＳ６０）、ＮＣデータ出力装置
１３を介して所定のＮＣ工作機械に出力される。

【００３５】前記ＮＣ工作機械は、供給されたＮＣ加工
データに従って、被加工物であるプレス金型を構成する
パンチ４０およびダイ５０のＮＣ加工を行う（ステップ
Ｓ７０）。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、作成され
たパンチ４０の凸部８０ａ、８０ｂはフィレットモデル
データに基づき曲面状に形成され、凹部８２ａ、８２ｂ
はエッジモデルデータに基づき角状に形成される。同様
に、ダイ５０の凸部８４ａ、８４ｂはフィレットモデル
データに基づき曲面状に形成され、凹部８６ａ、８６ｂ
はエッジモデルデータに基づき角状に形成される。この
場合、パンチ４０の凸部８０ａ、８０ｂ、凹部８２ａ、
８２ｂおよびダイ５０の凸部８４ａ、８４ｂ、凹部８６
ａ、８６ｂの全てを曲面状に加工している訳ではないた
め、極めて効率的にプレス金型の切削加工を行うことが
できる。

【００３６】最後に、作成されたプレス金型（パンチ４
０、ダイ５０）を用いて平板１（図６Ａ）をプレス成形
し、製品である板金部品３（図６Ｂ）を作成する（ステ
ップＳ８０）。この場合、図６Ｂに示すように、一方の
プレス金型の凸状のフィレット面に対して他方のプレス
金型の凹状の角部が対応しており、板金部品３の形状が
前記凸状のフィレット面によって規定されるため、高精
度な形状を得ることができる。なお、平板１の折曲部分
が曲面状に加工されるため亀裂や皺などの不良が発生す
ることもない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るＮＣ加工デ
ータの作成方法によれば、プレス加工される製品の形状
に影響を与えない部位を角状とする加工データを作成す
ることができ、また、製品の形状精度を維持した状態で
プレス金型の加工効率を著しく向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＮＣ加工データの作成方法を実施
するためのＮＣデータ作成システムの構成図である。

【図２】図１に示すＮＣデータ作成システムのプログラ
ム構成図である。

【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、本発明に係るＮＣ加工
データの作成方法を示すフローチャートである。

【図４】図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、本発明に係る
ＮＣ加工データの作成方法におけるエッジモデルデー
タ、フィレットモデルデータおよび混合モデルデータの
説明図である。

【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、本発明に係るＮＣ加工
データの作成方法により作成されたパンチおよびダイに
対するツール軌跡の説明図である。

【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、本発明に係るＮＣ加工
データの作成方法を用いて得られたプレス金型により製
品をプレス加工する場合の説明図である。

【図７】図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃは、プレスされる
材料である平板、前記平板をプレス加工するプレス金型
の加工データを作成するＣＡＤシステムおよび前記プレ
ス金型によりプレス加工された製品の説明図である。

【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、従来のプレス金型によ
るプレス加工の説明図である。

【図９】図９Ａおよび図９Ｂは、エッジモデルデータの
みに基づいて加工されるプレス金型の説明図およびフィ
レットモデルデータのみに基づいて加工されるプレス金
型の説明図である。

【符号の説明】

１…平板 ３…板金部品 １０…ＮＣデータ作成システム ４０…パンチ ５０…ダイ ８０ａ、８０ｂ、８
４ａ、８４ｂ…凸部 ８２ａ、８２ｂ、８６ａ、８６ｂ…凹部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パンチおよびダイからなるプレス金型を作
   成するＮＣ加工データの作成方法において、 前記プレス金型により製造される製品のワイヤフレーム
   モデルデータに対して複数の面を設定し、前記面を接続
   した第１のモデルデータを作成する第１のステップと、 前記複数の面間を滑らかに接続するフィレット面を設定
   し、前記第１のモデルデータにおける前記複数の面の接
   続部分の中、前記プレス金型の凸状部分に対応する接続
   部分を前記フィレット面とする第２のモデルデータを作
   成する第２のステップと、 からなり、前記第２のモデルデータよりＮＣ加工データ
   を得ることを特徴とするＮＣ加工データの作成方法。