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Mastercamダイナミック加工ツールパスによる「高除去加工」

Mastercamでは、2次元図形を対象とした高速加工用ツールパス「2D High Speedツールパス(以下:2D HST)」に、「ダイナミック加工」という機能が搭載されています。この「ダイナミック加工」を利用した高除去加工の実現について、その方法を解説いたします。


                  【ダイナミック加工ツールパスによる「高除去加工」】

高速加工の現状

金型をはじめ、ワークを高能率に加工する方法として研究されてきた「高速加工」は、現場での様々な検証によって加工効率が大幅に改善されることが証明されています。

しかし、高速回転スピンドルを搭載した工作機械を設備し、耐摩耗性に優れた工具を使用する必要があるなど、コストの面でやや課題を残しています。ある統計によると、国内金型メーカーが所有する工作機械の多くは最高主軸回転数が3,000~10,000min程度となっており、高速加工を行うには主軸の回転数が十分ではありません。

そこで注目されているのが既存の低~中速回転型の工作機械を活用し、高速加工に引けを取らない高効率加工を実現する「高除去加工」です。

「高除去加工」とは、低~中速回転型の工作機械で最大の切削効率を得るため、高送りと深切込みによって1回あたりの切削量を多くし、トータルの切削距離を短くすることで加工の効率化を図る加工方法です。また、切削距離を短くすることによって工具の長寿命化も期待できるため、コスト面でのメリットも同時に得ることができます。

このように多くのメリットがある高除去加工ですが、当然のことながらツールパスにも高除去加工に適した切削動作が求められます。 そこで推奨されるのが、Mastercamの「ダイナミック加工」です。

ダイナミック加工とは

「ダイナミック加工」は、いわゆるトロコイド切削を応用したもので、生成されるすべてのツールパスは片刃切削によるダウンカットでワークに切り込んでいき、立ち上がったコアを含んだポケット形状でも簡単にツールパスの作成を行うことができます(下図)。さらに、1回あたりのZの切り込み量を深くすることで工具の外周刃で除去するワークの切削量を増やし、全体の切削距離を短くするという効果もあります。



通常、このような加工方法では刃長を含んだ工具全体に切削負荷がかかってしまいますが、ダイナミック加工の場合、渦巻き状にワークへ切り込んでいくことでによって薄皮を剥ぎ取るようにワークを除去していくため、負荷を最小限に抑えることができます。さらに、ワークへのアプローチ方法も、カスタムでの進入方法を含む多数の動作をサポートしています。

このような特徴を持つダイナミック加工ですが、実際の使い方として最も効果を発揮するのが低回転・深切り込み・高送りによる「高除去加工」です。高除去加工とは、高速加工と対照的な特徴を持つ加工方法で、ここ数年の間に新しい高能率加工の手段として注目されています。

ダイナミック加工の特性

上記でも触れておりますが、ダイナミック加工の特徴は工具の刃長全体を使用し、1回あたりの切削量を多く取るという点です。これは高除去加工の考え方を取り入れたものであり、切削抵抗を小さくするために片刃によるダウンカットを維持した独特のツールパスを作り出します。

さらに、3次元形状を対象とした高速加工用ツールパス「サーフェスHigh Speedツールパス(以下:3D HST)」にも、ダイナミック加工と同等の概念を持つ「最適荒取り」という機能があります。最適荒取りでは、最初にZ方向へ深く切り込んだ後、駈け上がり動作によって余肉の除去を行っていきます(下図)。


【3D HST「最適荒取り」ツールパス


このため、「最適荒取り」は通常の荒取りよりも切削長が短くなり、加工時間が短縮できます。さらに、生成されるツールパスは直線と円弧ではなく楕円のような軌跡となり、常に片刃切削を維持した加工を行うため工具寿命が長くなるというメリットもあります。

まとめ

近年では、高剛性と高切削性の両面を併せ持った切削工具が数多く販売されており、「高除去加工」を実現するための環境は十分に整いつつあります。今回ご紹介したMastercamの「ダイナミック加工」、中でも「最適荒取り」のように下から上へと徐々に削り上がっていく動作は、まさに「高除去加工」用の工具特性を最大限に引き出す加工方法といえるでしょう。

新たに高速加工機を設備するには莫大な資金が必要となりますが、弊社では切削方法の見直しとCAMの能力によって、現有の工作機械でも十分に加工の効率化は図れるものと考えております。

以上、今回の加工に関する詳細情報が必要な際は、弊社までお問い合わせください。

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Last Update 2016-10-05
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