KR20190110027A - 3차원 조형 방법 - Google Patents
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Abstract
절삭 여유의 설정을 전제로 한 다음에, 효율적이고 또한 합리적인 공정에 기초하는 3차원 조형 방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있고, 상기 과제를 달성할 수 있는 분말층의 형성, 스퀴지에 의한 평탄화, 소결 공정의 반복에 의한 적층 공정 후에, 당해 적층의 표면에 대한 절삭을 행하는 3차원 조형 방법에 있어서, 이하의 공정을 채용하는 것에 의해서 상기 과제를 달성할 수 있는 3차원 조형 방법.
1. CAD/CAM 시스템에 의한 조형 대상물(1)의 전 형상의 설정, 및 당해 형상을 구성하는 각 가공 단위(11)와, 각 가공 단위(11)의 주위 측면, 상측 면에 있어서의 절삭 여유(2)의 설정.
2. 가공 단위(11)의 주위 측면에 있어서의 절삭 여유(2)를 부가한 적층 후에, 당해 가공 단위(11) 및 당해 가공 단위(11)의 상측에서 인접하는 가공 단위(11)의 상측 면에 있어서의 절삭 여유(2)의 두께에 의한 적층을 행한 다음에, 소정의 순서에 의한 주위 측면 및 상측 면의 절삭.
3. 상기 2의 공정을, 가장 하측의 가공 단위(11)로부터 최정점부의 가공 단위(11)에 도달할 때까지 반복적으로 계속.
1. CAD/CAM 시스템에 의한 조형 대상물(1)의 전 형상의 설정, 및 당해 형상을 구성하는 각 가공 단위(11)와, 각 가공 단위(11)의 주위 측면, 상측 면에 있어서의 절삭 여유(2)의 설정.
2. 가공 단위(11)의 주위 측면에 있어서의 절삭 여유(2)를 부가한 적층 후에, 당해 가공 단위(11) 및 당해 가공 단위(11)의 상측에서 인접하는 가공 단위(11)의 상측 면에 있어서의 절삭 여유(2)의 두께에 의한 적층을 행한 다음에, 소정의 순서에 의한 주위 측면 및 상측 면의 절삭.
3. 상기 2의 공정을, 가장 하측의 가공 단위(11)로부터 최정점부의 가공 단위(11)에 도달할 때까지 반복적으로 계속.
Description
본 발명은, 절삭 가공면에, 절삭 여유를 설치하는 것을 전제로 하는 3차원 조형 방법을 대상으로 하고 있다.
절삭 여유는, 다듬질 여유라고 칭해지고 있지만, 절삭 가공에 있어서 소정의 치수로 다듬질하기 위해서, 사전에 소재에 남겨 두는 여분 두께의 치수로 정의되고 있다[예를 들어, 주식회사 닛칸 코교 신분사(日刊工業新聞社) 1997년 11월 28일 초판 1쇄 발행 「기계 용어 대사전」].
3차원 조형 방법에 있어서도, 조형 대상물에 절삭 여유를 설치하는 것은, 당연히 가능하다.
단, 3차원 조형 방법의 경우에는, 분말층의 형성, 당해 분말층에 대한 스퀴지의 주행에 의한 평탄화, 레이저 빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결을 복수회 반복하는 것에 의한 적층 공정을, 절삭 여유 분만큼 부가한 다음에, 당해 절삭 여유에 대한 절삭 공정을 필요 불가결하게 한다.
그런데, 3차원 조형 방법에 있어서는, 적층 공정에 있어서의 절삭 여유의 설정 및 그 후의 절삭 공정을 어떠한 순서에 의해서 설정하는지에 대해서는, 합리적이고 또한 객관적인 기준이 설정되어 있지 않다.
덧붙여서, 특허문헌 1에 있어서는, 3차원 조형에 있어서 절삭 여유의 사용량의 삭감에 관한 설명이 행해져 있지만, 적층 공정에 있어서의 절삭 여유의 설정 및 그 후의 절삭 공정의 순서의 기준에 대해서는 전혀 설명되어 있지 않다.
게다가, 절삭 여유의 부가를 수반하는 적층을 행한 후에, 어떤 단계에서 절삭을 행하는 것이 효율적인 조형 및 정확한 조형에 이바지하는지에 대해서 논한 공지 기술 문헌은 발견되지 않는다.
본 발명은, 절삭 가공면에 절삭 여유를 설정하는 것을 전제로 하는 3차원 조형 방법에 있어서, 효율적이고 또한 합리적인 공정에 기초하는 3차원 조형 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 3개의 기본 구성 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ으로 이루어진다.
Ⅰ. 분말의 살포에 의해서 형성된 분말층에 대한 스퀴지의 접동(摺動)에 의한 평탄면의 형성, 당해 평탄면에 대한 레이저 빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결 공정을 복수회 반복하는 적층 공정 후에, 당해 적층에 대해, 절삭 공구에 의한 절삭 가공을 행하는 3차원 조형 방법에 있어서, 이하의 공정을 채용하고 있는 3차원 조형 방법.
1(1). CAD/CAM 시스템에 의한 조형 대상물의 전(全) 형상의 설정, 및 당해 전 형상을 구성하며, 또한 절삭 공구의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상인 측면 주위, 및 절삭 공구의 선단에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭의 대상이며, 또한 주위 측면의 일부 또는 모두에 의해서 둘러싸여 있는 상측 면을 구비하고 있는 가공 단위의 설정.
(2). 각 가공 단위에 대해, 측면 주위에 있어서의 두께 a에 의한 절삭 여유의 설정과, 상측 면에 있어서의 b의 두께에 의한 절삭 여유의 설정.
2(1). 하측에 위치되어 있는 가공 단위의 주위 측면에 대해, 수평 방향의 두께 a를 부가한 것에 의한 적층을 당해 가공 단위의 상측 면에 도달할 때까지 계속.
(2). 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 위치되어 있는 가공 단위에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 계속.
단, 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 가공 단위가 존재하지 않는 경우에는, 상기 2(1)의 가공 영역만에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 종료.
(3). 상기 2(1)의 가공 단위의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭, 및 상측 면에 있어서의 두께 b의 절삭 여유의 절삭.
단, 상기 2(1)의 가공 단위에 있어서의 주위 측면과 상기 2(2)의 가공 단위에 있어서의 주위 측면이 연속되어 있는 영역에 대해서는, 쌍방의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭.
3. 상기 2의 공정을, 가장 낮은 가공 단위로부터 최정점부(最頂部)의 가공 단위에 도달할 때까지 반복적으로 계속.
Ⅱ. 분말의 살포에 의해 형성된 분말층에 대한 스퀴지의 접동에 의한 평탄면의 형성, 당해 평탄면에 대한 레이저 빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결 공정을 복수회 반복하는 적층 공정 후에, 당해 적층에 대해, 절삭 공구에 의한 절삭 가공을 행하는 3차원 조형 방법에 있어서, 이하의 공정을 채용하고 있는 3차원 조형 방법.
1(1). CAD/CAM 시스템에 의한 조형 대상물의 전 형상의 설정, 및 당해 전 형상을 구성하며, 또한 절삭 공구의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상인 측면 주위, 및 절삭 공구의 선단에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상이며, 또한 주위 측면의 일부 또는 모두에 의해서 둘러싸여 있는 상측 면을 구비하고 있는 가공 단위의 설정.
(2). 각 가공 단위에 대해, 측면 주위에 있어서의 두께 a에 의한 절삭 여유의 설정과, 상측 면에 있어서의 b의 두께에 의한 절삭 여유의 설정.
2(1). 하측에 위치되어 있는 가공 단위의 주위 측면에 대해, 수평 방향의 두께 a를 부가한 것에 의한 적층을 당해 가공 단위의 상측 면에 도달할 때까지 계속.
(2). 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 위치되어 있는 가공 단위에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 계속.
단, 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 가공 단위가 존재하지 않는 경우에는, 상기 2(1)의 가공 영역만에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 종료.
(3). 상기 2(1) 및 2(2)의 공정을 반복하고, 당해 반복에 의해서 형성된 주위 측면의 수평 방향과 직교하는 방향을 따르는 합계 길이가, 절삭 공구의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날의 길이를 넘지 않는 것을 한도로 하여, 상기 반복의 계속.
(4). 상기 (3)의 공정에 의해서 적층이 완료된 각 가공 단위의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭 및 상측 면에 있어서의 두께 b의 절삭 여유의 절삭.
단, 적층이 완료된 가공 단위의 주위 측면과, 그 상측에 위치되어 있는 적층이 완료되어 있지 않은 가공 단위의 주위 측면이 연속되어 있는 영역에 대해서는, 쌍방의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭.
3. 상기 2의 공정을, 가장 낮은 가공 단위로부터 최정점부의 가공 단위에 도달할 때까지 반복적으로 계속.
Ⅲ. 분말의 살포에 의해서 형성된 분말층에 대한 스퀴지의 접동에 의한 평탄면의 형성, 당해 평탄면에 대한 레이저 빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결 공정을 복수회 반복하는 적층 공정 후에, 당해 적층에 대해, 절삭 공구에 의한 절삭 가공을 행하는 3차원 조형 방법에 있어서, 이하의 공정을 채용하고 있는 3차원 조형 방법.
1(1). CAD/CAM 시스템에 의한 조형 대상물의 전 형상의 설정, 및 당해 전 형상을 구성하며, 또한 절삭 공구의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상인 측면 주위, 및 절삭 공구의 선단에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상이며, 또한 주위 측면의 일부 또는 모두에 의해서 둘러싸여 있는 상측 면을 구비하고 있는 가공 단위의 설정.
(2). 각 가공 단위에 대해, 측면 주위에 있어서의 두께 a에 의한 절삭 여유의 설정과, 상측 면에 있어서의 b의 두께에 의한 절삭 여유의 설정.
2(1). 하측에 위치되어 있는 가공 단위의 주위 측면에 대해, 수평 방향의 두께 a를 부가한 것에 의한 적층을 당해 가공 단위의 상측 면에 도달할 때까지 계속.
(2). 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 위치되어 있는 가공 단위에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 계속.
단, 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 가공 단위가 존재하지 않는 경우에는, 상기 2(1)의 가공 영역만에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 종료.
(3). 상기 2(1) 및 2(2)의 적층을, 가장 낮은 가공 단위로부터 최정점부의 가공 단위에 도달할 때까지 반복적으로 계속.
3. 상기 2의 공정에 있어서 형성된 주위 측면 중, 수평 방향과 직교하는 방향에서 가장 긴 연속된 길이를 갖는 주위 측면 이상의 긴 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날을 갖는 절삭 공구를 채용한 다음에, 각 가공 단위의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭 및 상측 면에 있어서의 두께 b의 절삭 여유의 절삭.
기본 구성 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ은, 어느 것에 있어서도, 공정 1, 2, 3에 있어서, 절삭 여유를 설정한 후에, 주위 측면 및 상측 면의 절삭을 행하는 것에 의해서, 낭비 없는 효율적인 절삭 가공을 가능하게 하는 3차원 조형을 실현할 수가 있다.
이와 같은 효과는, 예를 들어 주위 측면 및 상측 면에 있어서, 기본 구성 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ의 각 2(2)와 같이, 주위 측면에 있어서의 두께 a 및 상측 면에 있어서의 두께 b를 수반하는 절삭 여유의 적층이 종료하기 보다 전 단계에 절삭을 행한 경우에는, 당해 절삭 후에 CAD/CAM 시스템에 의해 미리 설정된 절삭 여유가 다시 적층되어, 추가적인 절삭이 필요하게 된다고 하는 낭비 없는 공정이 필요해지는 것으로부터도 분명하다.
도 1은 기본 구성 Ⅰ의 제조 공정을 나타내는 측단면도로서, (a)는, 공정 1에 의해서 설정되는 조형 대상물 및 당해 조형 대상물을 구성하는 각 가공 단위 및 주위 측면과 상측 면에 있어서의 절삭 여유를 나타내고 있고[반점(斑点) 부분은 가공 단위에 의해서 구성되는 조형 대상물의 영역을 나타내고 있고, 빗금친 부분은 절삭 여유를 나타내고, 로마 숫자에 의한 부호는 가공 단위의 구분을 나타내는 기호이며, 1점쇄선은 가공 단위끼리의 상하 방향에 있어서 구분하는 면을 나타내고, 이들 표시는, 이하의 각 공정에 있어서도 마찬가지이다], (b)는 2(1)의 적층 공정을 나타내고 있고, (c)는 2(2)의 적층 공정을 나타내고 있으며, (d)는 2(3)의 절삭 공정을 나타내고 있고, (e)는 2(1)의 상측 면이 최정점부에 도달한 단계에 있어서의 2(3)의 절삭 공정을 나타낸다.
도 2는 기본 구성 Ⅱ의 제조 공정을 나타내는 측단면도로서, (a)는 공정 1에 의해서 설정되는 조형 대상물 및 당해 조형 대상물을 구성하는 각 가공 단위 및 주위 측면과 상측 면에 있어서의 절삭 여유를 나타내고 있고(반점 부분은 가공 단위에 의해서 구성되는 조형 대상물의 영역을 나타내고 있고, 빗금친 부분은 절삭 여유를 나타내고, 로마 숫자에 의한 부호는 가공 단위의 구분을 나타내는 기호이며, 1점쇄선은 가공 단위끼리의 상하 방향에 있어서 구분하는 면을 나타내고, 이들 표시는, 이하의 각 공정에 있어서도 마찬가지이다), (b)는 2(1)의 적층 공정을 나타내고 있고, (c)는 2(2)의 적층 공정을 나타내고 있으며, (d)는 2(3)의 적층 공정을 나타내고 있고(또한, 좌측의 점선은, 주위 측면의 합계 길이가 절삭 공구의 길이방향 측부의 절삭 날의 길이의 내측 근방에 도달한 상태를 나타낸다), (e)는 2(4)의 절삭 공정을 나타내고 있으며, (f)는 2(1)의 상측 면이 최정점부에 도달한 경우의 2(4)의 절삭 공정을 나타낸다.
도 3은 기본 구성 Ⅲ의 제조 공정을 나타내는 측단면도로서, (a)는 공정 1에 의해서 설정되는 조형 대상물 및 당해 조형 대상물을 구성하는 각 가공 단위 및 주위 측면과 상측 면에 있어서의 절삭 여유를 나타내고 있고(반점 부분은 가공 단위에 의해서 구성되는 조형 대상물의 영역을 나타내고 있고, 빗금친 부분은 절삭 여유를 나타내고, 로마 숫자에 의한 부호는 가공 단위의 구분을 나타내는 기호이며, 1점쇄선은 가공 단위끼리의 상하 방향에 있어서 구분하는 면을 나타내고, 이들 표시는, 이하의 각 공정에 있어서도 마찬가지이다), (b)는 2(1)의 적층 공정을 나타내고 있고, (c)는 2(2)의 적층 공정을 나타내고 있고, (d)는 2(3)의 적층 공정을 나타내고 있으며, (e)는 3의 절삭 공정을 나타내고(또한, 좌측의 점선은, 수평 방향과 직교하는 방향에서 가장 긴 연속된 길이를 갖는 주위 측면의 길이가 공정 3에 있어서 채용되는 절삭 공구의 길이방향 측부의 절삭 날의 길이와 동일한 상태를 나타낸다), (f)는 2(1)의 상측 면이 최정점부에 도달한 경우의 3의 절삭 공정을 나타낸다.
도 4는 실시예의 절삭 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 2는 기본 구성 Ⅱ의 제조 공정을 나타내는 측단면도로서, (a)는 공정 1에 의해서 설정되는 조형 대상물 및 당해 조형 대상물을 구성하는 각 가공 단위 및 주위 측면과 상측 면에 있어서의 절삭 여유를 나타내고 있고(반점 부분은 가공 단위에 의해서 구성되는 조형 대상물의 영역을 나타내고 있고, 빗금친 부분은 절삭 여유를 나타내고, 로마 숫자에 의한 부호는 가공 단위의 구분을 나타내는 기호이며, 1점쇄선은 가공 단위끼리의 상하 방향에 있어서 구분하는 면을 나타내고, 이들 표시는, 이하의 각 공정에 있어서도 마찬가지이다), (b)는 2(1)의 적층 공정을 나타내고 있고, (c)는 2(2)의 적층 공정을 나타내고 있으며, (d)는 2(3)의 적층 공정을 나타내고 있고(또한, 좌측의 점선은, 주위 측면의 합계 길이가 절삭 공구의 길이방향 측부의 절삭 날의 길이의 내측 근방에 도달한 상태를 나타낸다), (e)는 2(4)의 절삭 공정을 나타내고 있으며, (f)는 2(1)의 상측 면이 최정점부에 도달한 경우의 2(4)의 절삭 공정을 나타낸다.
도 3은 기본 구성 Ⅲ의 제조 공정을 나타내는 측단면도로서, (a)는 공정 1에 의해서 설정되는 조형 대상물 및 당해 조형 대상물을 구성하는 각 가공 단위 및 주위 측면과 상측 면에 있어서의 절삭 여유를 나타내고 있고(반점 부분은 가공 단위에 의해서 구성되는 조형 대상물의 영역을 나타내고 있고, 빗금친 부분은 절삭 여유를 나타내고, 로마 숫자에 의한 부호는 가공 단위의 구분을 나타내는 기호이며, 1점쇄선은 가공 단위끼리의 상하 방향에 있어서 구분하는 면을 나타내고, 이들 표시는, 이하의 각 공정에 있어서도 마찬가지이다), (b)는 2(1)의 적층 공정을 나타내고 있고, (c)는 2(2)의 적층 공정을 나타내고 있고, (d)는 2(3)의 적층 공정을 나타내고 있으며, (e)는 3의 절삭 공정을 나타내고(또한, 좌측의 점선은, 수평 방향과 직교하는 방향에서 가장 긴 연속된 길이를 갖는 주위 측면의 길이가 공정 3에 있어서 채용되는 절삭 공구의 길이방향 측부의 절삭 날의 길이와 동일한 상태를 나타낸다), (f)는 2(1)의 상측 면이 최정점부에 도달한 경우의 3의 절삭 공정을 나타낸다.
도 4는 실시예의 절삭 상태를 나타내는 측단면도이다.
본 발명의 실시형태를 설명하기 전에, 본 발명의 기본적 전제를 이하와 같이 설명한다.
기본 구성 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 기재와 같이, 본 발명의 적층 공정은, 분말층의 형성, 당해 분말층에 대한 스퀴지에 의한 평탄화, 레이저 빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결의 복수회의 반복에 의해서 구성되어 있다.
적층 공정 후에, 당해 적층이 행해진 표면에 대한 절삭 공구(3)에 의한 절삭 가공을 행하는데, 절삭 가공을 행하는 표면에 대해서는 각 프로세스 1 기재와 같이, 주위 측면과 상측 면으로 분류된다.
주위 측면이란, 연직 방향 면을 전형예로 하지만, 연직 방향 면 뿐만 아니라, 당해 연직 방향에 대한 경사면 또는 외측으로 돌출된 상태에 의한 만곡면을 형성하고 있으며, 또한 절삭 공구(3)의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날에 의해서 절삭 대상이 되는 표면을 가리키고 있다.
이에 대해, 상측 면은, 수평 방향 면을 전형예로 하지만, 수평 방향 면 뿐만 아니라, 당해 수평 방향에 대한 경사면 또는 내측 혹은 외측으로 돌출된 상태에 의한 만곡면을 형성하고 있으며, 또한 절삭 공구(3)의 선단에 있어서의 절삭 날에 의해서 절삭 대상이 되는 표면을 가리키고 있다.
도 1, 도 2, 도 3은, 각각 기본 구성 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에 있어서의 각 프로세스를 게재하고 있지만, 도 1은 주위 측면 및 상측 면 모두가 연직 방향 면인 경우를 나타내고 있고, 도 2는 주위 측면 및 상측 면의 대부분이 경사면인 경우를 나타내고 있고, 도 3은 최정점부인 가장 높은 위치 및 2번째로 높은 위치에 있어서의 주위 측면 및 상측 면이 어느 것이나 외측으로 돌출된 상태에 의한 만곡면인 경우를 나타내고 있다.
기본 구성 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ의 공정 1에 기재되어 있는 가공 단위(11)는, 도 1, 도 2, 도 3의 (a)의 (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ), (ⅳ), (v)에 의해서 구분된 영역에 나타내는 바와 같이, 조형 대상물(1)의 전 형상을 구성하고 있는 적층 및 절삭의 단위로서, 사방의 주위 측면을 갖는 한편, 당해 주위 측면의 일부로 둘러싸여 있는 상측 면[도 1, 도 2, 도 3의 각 (a)의 경우에는 (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ)의 상측 면] 또는 주위 측면 모두로 둘러싸여 있는 상측 면[도 1, 도 2, 도 3의 각 (a)의 경우에는 (ⅳ), (v)의 상측 면]을 갖고 있다.
또한, 최정점부의 상측 면은, 도 1, 도 2, 도 3의 각 (a)의 (v)의 영역에 나타내는 바와 같이, 필연적으로 모두 주위 측면으로 둘러싸여 있지만, 모두가 주위 측면으로 둘러싸여 있는 상측 면이 반드시 최정점부에 위치되어 있는 것이 아니며, 또한 이 점은, 도 1, 도 2, 도 3의 각 (a)에 나타내는 (ⅳ)의 영역의 가공 단위(11)의 상측 면으로부터도 분명하다.
기본 구성 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ은, 도 1, 도 2, 도 3의 각 (a)에 나타내는 바와 같은,
(1). CAD/CAM 시스템에 의한 조형 대상물(1)의 전 형상의 설정, 및 당해 전 형상을 구성하며, 또한 절삭 공구(3)의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상인 측면 주위, 및 절삭 공구(3)의 선단에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상이며, 또한 주위 측면의 일부 또는 모두에 의해서 둘러싸여 있는 상측 면을 구비하고 있는 가공 단위(11)의 설정,
(2). 각 가공 단위(11)에 대해, 측면 주위에 있어서의 두께 a에 의한 절삭 여유(2)의 설정과, 상측 면에 있어서의 b의 두께에 의한 절삭 여유(2)의 설정
이라고 하는 공정 1을 거치는 점에 있어서 공통되어 있다.
공정 1에 의한 각 가공 단위(11) 및 절삭 여유(2)를 설정한 후에, 기본 구성 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ은, 도 1, 도 2, 도 3의 각 (b)에 나타내는 바와 같이 하측의 가공 단위(11)에 대해, 주위 측면에 대해, 수평 방향의 두께 a를 부가한 것에 의한 적층을 당해 가공 단위(11)의 상측 면에 도달할 때까지 계속한다고 하는 2(1)의 공정을 거치는 점에 있어서 공통되어 있다.
공정 2(1)의 적층의 계속 후에, 기본 구성 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ은, 도 1, 도 2, 도 3의 각 (c)에 나타내는 바와 같이 상기 공정 2(1)의 가공 단위(11)의 상측에 위치되어 있는 가공 단위(11)에 있어서의 상기 공정 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 계속하는 동시에, 상기 공정 2(1)의 가공 단위(11)에 대해, 도 1, 도 2, 도 3의 각 (a)에 있어서의 가공 단위(11)의 (ⅳ) 및 (v)와 같이 상측에 가공 단위(11)가 존재하지 않는 경우에는, 상기 공정 2(1)의 가공 영역만에 있어서의 상기 공정 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 종료한다고 하는 2(2)의 공정을 거치는 점에 있어서 공통되어 있다.
기본 구성 Ⅰ에 있어서는, 2(2)의 공정 후에, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 상기 공정 2(1)의 가공 단위(11)의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유(2)의 절삭, 및 상측 면에 있어서의 두께 b의 절삭 여유(2)의 절삭을 행함과 동시에, 도 1(c), (d)의 가공 단위(11)의 (ⅰ) 및 가공 단위(11)의 (ⅱ)의 좌측에 있어서의 주위 측면과 같이, 상기 공정 2(1)의 가공 단위에 있어서의 주위 측면과 상기 공정 2(2)의 가공 단위에 있어서의 주위 측면이 연속되어 있는 영역에 대해서는, 쌍방의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유(2)의 절삭을 행한다고 하는 2(3)의 절삭 공정을 채용하고 있다.
기본 구성 Ⅰ의 경우에는, 도 1(e)에 나타내는 바와 같이, 최정점부에 있어서의 2(3)의 절삭으로써 전 공정이 종료되지만, 공정 3 기재와 같이, 2(1), (2), (3)의 각 공정을, 가장 낮은 위치에 있는 가공 단위(11)로부터 최정점부의 가공 단위(11)에 도달할 때까지 반복적으로 계속하는 것에 의해서, 조형 대상물(1)의 조형을 완료하고 있다.
기본 구성 Ⅱ에 있어서는, 2(2)의 공정 후에 즉시 절삭 공정에 돌입하지 않고, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 상기 공정 2(1), (2)의 공정을 반복하고, 당해 반복에 의해서 형성된 주위 측면의 수평 방향과 직교하는 방향을 따르는 합계 길이가, 절삭 공구(3)의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날의 길이를 넘지 않는 것을 한도로 해서, 상기 반복을 계속한다고 하는 2(3)의 공정을 거친 후, 도 2(e)에 나타내는 바와 같이, 당해 공정에 의해서 적층이 완료된 각 가공 단위의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유(2)의 절삭 및 상측 면에 있어서의 두께 b의 절삭 여유(2)의 절삭을 행함과 동시에, 적층이 완료된 가공 단위의 주위 측면과, 그 상측에 위치되어 있는 적층이 완료되어 있지 않은 가공 단위의 주위 측면이 연속되어 있는 영역에 대해서는, 쌍방의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭이라고 하는 2(4)의 공정을 거치고 있다.
기본 구성 Ⅱ의 경우에는, 도 2의 (f)에 나타내는 바와 같이, 최정점부에 있어서의 2(4)의 절삭으로써 전 공정이 종료되지만, 공정 3 기재와 같이, 2(1), (2), (3), (4)의 각 공정을, 가장 낮은 위치에 있는 가공 단위(11)로부터 최정점부의 가공 단위(11)에 도달할 때까지 반복적으로 계속하는 것에 의해서, 조형 대상물(1)의 조형을 완료하고 있다.
기본 구성 Ⅲ에 있어서는, 공정 2(2) 후에, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이 상기 2(1) 및 2(2)의 적층을, 가장 낮은 가공 단위(11)로부터 최정점부의 가공 단위(11)에 도달할 때까지 반복적으로 계속한다고 하는 2(3)의 적층 공정을 채용하고 있다.
기본 구성 Ⅲ의 경우에는, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 상기 2의 공정에 있어서 형성된 주위 측면 중, 수평 방향과 직교하는 방향에서 가장 긴 연속된 길이를 갖는 주위 측면 이상의 긴 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날을 갖는 절삭 공구(3)를 채용한 다음에, 각 가공 단위(11)의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유(2)의 절삭 및 상측 면에 있어서의 두께 b의 절삭 여유(2)의 절삭이라고 하는 3의 공정을 거치는 것에 의해서, 도 3(f)에 나타내는 최종 단계의 절삭에 도달한 다음에 조형 대상물(1)의 조형을 완료하고 있다.
기본 구성 Ⅰ의 경우에는, 2(3)의 절삭 공정 후에, 상측에 위치되어 있는 가공 단위(11)에 있어서의 적층이 행해지는 것에 의해서, 당해 상측의 가공 단위(11)에 있어서 살포된 분말의 누설, 및 당해 상측의 가공 단위(11)에 있어서의 소결에 의한 영향, 즉 이미 절삭이 종료된 주위 측면 및 상측 면에 대해, 당해 상측의 가공 단위(11)에 조사한 레이저 빔 또는 전자빔의 누설에 의한 불필요한 소결이 행해질 가능성을 부정할 수가 없다.
이에 대해, 기본 구성 Ⅲ의 경우에는, 주위 측면 및 상측 면에 있어서의 전(全) 절삭 여유(2)를 부가한 적층 공정을 종료한 후에, 3과 같은 절삭 공정을 행하는 결과, 기본 구성 Ⅰ과 같은 가능성이 발생하는 일은 있을 수 없다.
단, 기본 구성 Ⅲ의 3의 공정인 경우에는, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 상기 2의 공정에 있어서 형성된 주위 측면 중, 수평 방향과 직교하는 방향에서 가장 긴 연속된 길이를 갖는 주위 측면보다도 긴 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날을 갖는 절삭 공구(3)의 채용을 필요 불가결하게 한다.
그와 같은 길이방향 폭의 날인 경우에는, 길이방향 단면에 있어서 소정의 굵기를 필요로 하여, 미세한 성형에 적합할 수 없는 경우가 있는 점에 있어서, 기본 구성 Ⅰ에 비해 기술 상의 결점을 갖고 있다.
그러나 각 가공 단위(11)에서 연속하는 주위 측면의 수평 방향과 직교하는 방향의 폭이 통상의 공구에 의해서 대처할 수 있는 바와 같은 조형 대상물(1)의 전체 높이 방향 폭이 작은 경우에는, 기본 구성 Ⅲ은, 상기 특징점 및 심플한 제어를 실현할 수 있는 점에 있어서 우수하다.
기본 구성 Ⅱ는, 인접하는 가공 단위(11)에 있어서의 적층의 영향 정도에 있어서, 기본 구성 Ⅰ과 동(同) Ⅲ과의 중간 상태를 나타내는 한편, 기본 구성 Ⅲ과 같은 각별한 절삭 공구(3)를 준비하지 않아도 되는 점에 있어서 우수하다.
통상, 상측 면의 절삭 여유(2)의 두께 b는, 주위 측면에 있어서의 절삭 여유(2)의 두께 a보다도 두껍게 설정되어 있지만, 그 원인은, 상측 면의 절삭 여유(2)인 경우에는, 소결한 절삭 여유(2)가, 열 수축시에 절삭 여유(2) 영역 자체의 하중에 의해서 열 수축의 정도가 큰 것에 유래하고 있다.
주위 측면과 상측 면은, 이미 설명한 바와 같이 절삭 공구(3)의 절삭 날에 의해서 준별(峻別)되고 있으며, 게다가 주위 측면은 연직면에 한정되어 있는 것이 아니라, 당해 연직 방향에 대한 경사면, 또는 당해 연직 방향에 대해 외측으로 돌출되어 있는 만곡면을 포섭하는 한편, 상측 면은 수평 방향 면에 한정되어 있는 것이 아니라, 당해 수평 방향에 대한 경사면, 또는 당해 수평 방향에 대한 만곡면을 포섭하고 있다.
주위 측면의 방향과 상측 면의 방향은, 특정의 각도에 의해서 준별할 수 있고, 통상의 경우에는, 수평 방향에 대해 60°∼75°의 범위에서 준별하는 경우가 많다.
주위 측면의 절삭 여유(2)에 대한 절삭은, 당해 주위 측면이 예를 들어 도 2(a)의 가공 단위(11)의 (ⅳ)의 좌측 벽부에 나타내는 바와 같은 언더컷을 나타내고 있는 경우에 있어서도 실현 가능하다.
즉, 당해 언더컷 영역에 있어서도, 두께 a의 절삭 여유(2)를 부가한 다음에, 언더컷 방향에 입각해서 절삭 공구(3)의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날을 언더컷 방향으로 설정한 다음에, 절삭 공구(3)를 이동시키는 것에 의해서 절삭을 수행할 수가 있다.
나아가서는, 주위 측면에 대한 절삭 시에, 예를 들어 도 2(f)의 가공 단위(11)의 (ⅱ)의 우측 어깨부(肩部)의 주위 측면의 경우와 같이, 절삭 공구(3)의 선단을 상측으로 하고, 섕크(shank)부에 접속하는 상단 하측으로 하는 바와 같은 절삭 상태도 채용할 수가 있다.
이하, 실시예에 입각해서 설명한다.
[실시예]
실시예는, 주위 측면이 연직 방향에 대해 내측으로 돌입하는 형상에 의한 만곡 방향을 형성하고 있는 경우에 있어서, 당해 주위 측면에 설치한 두께 a에 의한 절삭 여유(2)를, 절삭 공구(3)의 선단에 있어서의 절삭 날에 의해서 절삭하는 것을 특징으로 하고 있다.
외측 주위면이 연직 방향에 대해 내측으로 움푹 들어간 만곡 방향을 형성하고 있는 경우에는, 절삭 공구(3)의 길이방향의 측부에 있어서의 날에 의해서, 당해 주위 측면을 절삭할 수가 없다.
이와 같은 상황을 감안하여, 실시예에 있어서는, 상기와 같이 절삭 공구(3)의 선단의 날에 의해서, 다른 주위 측면의 경우와 마찬가지로 절삭 여유(2)의 절삭을 실현하고 있다.
이와 같은 실시예에 있어서는, 비록 주위 측면이 연직 방향에 대해 내측으로 움푹 들어간 형상의 방향을 나타냈다고 해도, 다른 주위 측면과 마찬가지 마무리 가공을 실현할 수가 있다.
이와 같이, 본 발명은, 절삭 여유를 구비한 3차원 조형 방법을 효율적으로 또한 원활하게 실현할 수 있고, 다양한 형상의 주위 측면 및 상측 면을 갖는 3차원 조형물의 3차원 조형 방법에 이용할 수가 있다.
1: 조형 대상물
11: 가공 단위
2: 절삭 여유
3: 절삭 공구
11: 가공 단위
2: 절삭 여유
3: 절삭 공구
Claims (9)
- 분말의 살포에 의해서 형성된 분말층에 대한 스퀴지의 접동에 의한 평탄면의 형성, 당해 평탄면에 대한 레이저 빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결 공정을 복수회 반복하는 적층 공정 후에, 당해 적층에 대해, 절삭 공구에 의한 절삭 가공을 행하는 3차원 조형 방법에 있어서, 이하의 공정을 채용하고 있는 3차원 조형 방법.
1(1). CAD/CAM 시스템에 의한 조형 대상물의 전 형상의 설정, 및 당해 전 형상을 구성하며, 또한 절삭 공구의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상인 측면 주위, 및 절삭 공구의 선단에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상이며, 또한 주위 측면의 일부 또는 모두에 의해서 둘러싸여 있는 상측 면을 구비하고 있는 가공 단위의 설정.
(2). 각 가공 단위에 대해, 측면 주위에 있어서의 두께 a에 의한 절삭 여유의 설정과, 상측 면에 있어서의 b의 두께에 의한 절삭 여유의 설정.
2(1). 하측에 위치되어 있는 가공 단위의 주위 측면에 대해, 수평 방향의 두께 a를 부가한 것에 의한 적층을 당해 가공 단위의 상측 면에 도달할 때까지 계속.
(2). 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 위치되어 있는 가공 단위에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 계속.
단, 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 가공 단위가 존재하지 않는 경우에는, 상기 2(1)의 가공 영역만에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 종료.
(3). 상기 2(1)의 가공 단위의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭, 및 상측 면에 있어서의 두께 b의 절삭 여유의 절삭.
단, 상기 2(1)의 가공 단위에 있어서의 주위 측면과 상기 2(2)의 가공 단위에 있어서의 주위 측면이 연속되어 있는 영역에 대해서는, 쌍방의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭.
3. 상기 2의 공정을, 가장 낮은 가공 단위로부터 최정점부의 가공 단위에 도달할 때까지 반복적으로 계속. - 분말의 살포에 의해서 형성된 분말층에 대한 스퀴지의 접동에 의한 평탄면의 형성, 당해 평탄면에 대한 레이저 빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결 공정을 복수회 반복하는 적층 공정 후에, 당해 적층에 대해, 절삭 공구에 의한 절삭 가공을 행하는 3차원 조형 방법에 있어서, 이하의 공정을 채용하고 있는 3차원 조형 방법.
1(1). CAD/CAM 시스템에 의한 조형 대상물의 전 형상의 설정, 및 당해 전 형상을 구성하며, 또한 절삭 공구의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상인 측면 주위, 및 절삭 공구의 선단에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상이며, 또한 주위 측면의 일부 또는 모두에 의해서 둘러싸여 있는 상측 면을 구비하고 있는 가공 단위의 설정.
(2). 각 가공 단위에 대해, 측면 주위에 있어서의 두께 a에 의한 절삭 여유의 설정과, 상측 면에 있어서의 b의 두께에 의한 절삭 여유의 설정.
2(1). 하측에 위치되어 있는 가공 단위의 주위 측면에 대해, 수평 방향의 두께 a를 부가한 것에 의한 적층을 당해 가공 단위의 상측 면에 도달할 때까지 계속.
(2). 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 위치되어 있는 가공 단위에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 계속.
단, 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 가공 단위가 존재하지 않는 경우에는, 상기 2(1)의 가공 영역만에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 종료.
(3). 상기 2(1) 및 2(2)의 공정을 반복하고, 당해 반복에 의해서 형성된 주위 측면의 수평 방향과 직교하는 방향을 따르는 합계 길이가, 절삭 공구의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날의 길이를 넘지 않는 것을 한도로 해서, 상기 반복의 계속.
(4). 상기 (3)의 공정에 의해서 적층이 완료된 각 가공 단위의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭 및 상측 면에 있어서의 두께 b의 절삭 여유의 절삭.
단, 적층이 완료된 가공 단위의 주위 측면과, 그 상측에 위치되어 있는 적층이 완료되어 있지 않은 가공 단위의 주위 측면이 연속되어 있는 영역에 대해서는, 쌍방의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭.
3. 상기 2의 공정을, 가장 낮은 가공 단위로부터 최정점부의 가공 단위에 도달할 때까지 반복적으로 계속. - 분말의 살포에 의해서 형성된 분말층에 대한 스퀴지의 접동에 의한 평탄면의 형성, 당해 평탄면에 대한 레이저 빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결 공정을 복수회 반복하는 적층 공정 후에, 당해 적층에 대해, 절삭 공구에 의한 절삭 가공을 행하는 3차원 조형 방법에 있어서, 이하의 공정을 채용하고 있는 3차원 조형 방법.
1(1). CAD/CAM 시스템에 의한 조형 대상물의 전 형상의 설정, 및 당해 전 형상을 구성하며, 또한 절삭 공구의 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상인 측면 주위, 및 절삭 공구의 선단에 있어서의 절삭 날에 의한 절삭 대상이며, 또한 주위 측면의 일부 또는 모두에 의해서 둘러싸여 있는 상측 면을 구비하고 있는 가공 단위의 설정.
(2). 각 가공 단위에 대해, 측면 주위에 있어서의 두께 a에 의한 절삭 여유의 설정과, 상측 면에 있어서의 b의 두께에 의한 절삭 여유의 설정.
2(1). 하측에 위치되어 있는 가공 단위의 주위 측면에 대해, 수평 방향의 두께 a를 부가한 것에 의한 적층을 당해 가공 단위의 상측 면에 도달할 때까지 계속.
(2). 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 위치되어 있는 가공 단위에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 계속.
단, 상기 2(1)의 가공 단위의 상측에 가공 단위가 존재하지 않는 경우에는, 상기 2(1)의 가공 영역만에 있어서의 상기 2(1)의 부가에 기초하는 적층을 상측 방향의 두께 b의 영역 범위에서 종료.
(3). 상기 2(1) 및 2(2)의 적층을, 가장 낮은 가공 단위로부터 최정점부의 가공 단위에 도달할 때까지 반복적으로 계속.
3. 상기 2의 공정에 있어서 형성된 주위 측면 가운데, 수평 방향과 직교하는 방향에서 가장 긴 연속된 길이를 갖는 주위 측면 이상의 긴 길이방향 측부에 있어서의 절삭 날을 갖는 절삭 공구를 채용한 다음에, 각 가공 단위의 주위 측면에 있어서의 두께 a의 절삭 여유의 절삭 및 상측 면에 있어서의 두께 b의 절삭 여유의 절삭. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
두께 b를 두께 a보다도 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 3차원 조형 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
가공 단위의 주위 측면이 연직 방향 면 뿐만 아니라, 당해 연직 방향에 대한 경사면 또는 외측으로 돌출된 상태에 의한 만곡면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 3차원 조형 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
가공 단위에 있어서의 상측 면이 수평 방향 면 뿐만 아니라, 당해 수평 방향에 대한 경사면 또는 만곡면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 3차원 조형 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
주위 측면과 상측 면을 수평 방향에 대한 각도에 의해서 준별하는 것을 특징으로 하는 3차원 조형 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 준별하는 각도가 수평 방향에 대해 60°∼ 75°인 것을 특징으로 하는 3차원 조형 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
주위 측면이 연직 방향에 대해 내측으로 돌입하는 형상에 의한 만곡 방향을 형성하고 있는 경우에 있어서, 당해 주위 측면에 설치한 두께 a에 의한 절삭 여유를, 절삭 공구의 선단에 있어서의 절삭 날에 의해서 절삭하는 것을 특징으로 하는 3차원 조형 방법.
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