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技術 金型の製造方法及びその製造装置

出願人 株式会社ジーテクト
発明者 宮本豊菊池紀彦
出願日 2001年5月10日 (19年7ヶ月経過) 出願番号 2001-585963
公開日 2003年8月5日 (17年4ヶ月経過) 公開番号 WO2001-089734
状態 特許登録済
技術分野 金型の交換、取付、製造
主要キーワード ロアホルダ 被プレス材 見込み量 数値制御加工機 指示図 機械加工時間 プレス加工用金型 寸法表示
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題・解決手段

加工代を有した形で作製された金型素材(20)の形状を測定器(16)で測定し、この測定データに基づきコンピュータ(12)で、エンベロープモデル(M2)を生成・記憶する。この後、コンピュータ(12)上で、金型設計データに基づく金型モデル(M1)の製品成形面(M1B)とエンベロープモデル(M2)の製品形成面(M2B)とを近接させ、金型素材(20)の製品形成面(20B)の加工量が低減される状態を探し、コンピュータ(12)で制御される金型加工機(18)により金型素材(20)の基準面(20A)及び製品成形面(20B)を切削加工する。

概要

背景

概要

加工代を有した形で作製された金型素材(20)の形状を測定器(16)で測定し、この測定データに基づきコンピュータ(12)で、エンベロープモデル(M2)を生成・記憶する。この後、コンピュータ(12)上で、金型設計データに基づく金型モデル(M1)の製品成形面(M1B)とエンベロープモデル(M2)の製品形成面(M2B)とを近接させ、金型素材(20)の製品形成面(20B)の加工量が低減される状態を探し、コンピュータ(12)で制御される金型加工機(18)により金型素材(20)の基準面(20A)及び製品成形面(20B)を切削加工する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

鋳造により金型素材を作製する工程と、この金型素材の形状を測定機で測定して測定データを得る工程と、この測定データに基づき前記金型素材の製品成形面の加工量を低減するように、前記金型素材の基準面及び製品成形面を金型加工機によって加工して金型を製造する工程とを含んでいることを特徴とする金型の製造方法。

請求項2

クレーム1に記載の金型の製造方法において、前記金型素材の基準面及び製品成形面を前記金型加工機により加工する際に、先に前記基準面を加工し、この加工済の基準面を前記金型加工機での前記金型素材の支持面として前記製品成形面を加工することを特徴とする金型の製造方法。

請求項3

クレーム2に記載の金型の製造方法において、前記金型加工機によって前記製品成形面の何れの箇所を何れの回数だけ加工するかを決定してから、前記製品成形面を加工することを特徴とする金型の製造方法。

請求項4

クレーム1に記載の金型の製造方法において、前記測定データはコンピュータに送られ、この測定データと前記コンピュータに記憶されていた金型設計データとに基づき前記コンピュータが前記金型加工機で前記金型素材の前記製品成形面を加工する際の加工量を低減する演算を行った後、このコンピュータで前記金型加工機を制御して前記金型素材を加工することを特徴とする金型の製造方法。

請求項5

クレーム4に記載の金型の製造方法において、前記コンピュータの表示手段に、前記測定データに基づいて作成される前記金型素材のエンベロープモデルと、前記金型設計データに基づいて作成される金型モデルとを表示し、前記表示手段において、前記エンベロープモデルを相互に直交する3軸の方向にそれぞれ移動させると共にこの3軸廻りに回転させることで、前記金型モデルにこのエンベロープモデルを近接させ、この近接時において前記コンピュータにより前記製品成形面の加工量を低減する演算がなされることを特徴とする金型の製造方法。

請求項6

クレーム5に記載の金型の製造方法において、前記金型モデルに前記エンベロープモデルを近接させることは、前記エンベロープモデルの内側に前記金型モデルの全ての部分を入れる共に、この金型モデルの製品成形面に前記エンベロープの製品成形面を近接させることであることを特徴とする金型の製造方法。

請求項7

クレーム4に記載の金型の製造方法において、前記コンピュータには前記金型素材を鋳造で作製するときに生ずる変形の見込み量が記憶され、この見込み量を含んだデータを、前記金型素材を製作するために用いる鋳型モデルを作製するための鋳型モデル加工機に送ることにより、前記鋳型モデルを作製することを特徴とする金型の製造方法。

請求項8

クレーム7に記載の金型の製造方法において、前記コンピュータに記憶されている前記見込み量を前記測定データで再設定することを特徴とする金型の製造方法。

請求項9

鋳造で作製された金型素材の形状を測定する測定機と、この測定機からの測定データが入力されるコンピュータと、このコンピュータで制御されて前記金型素材を加工し、この金型素材から金型を作製する金型加工機とを備え、前記コンピュータは、前記測定データ及び金型設計データを記憶する記憶手段と、これらの測定データ及び金型設計データに基づき、前記金型素材の製品成形面の加工量を低減するように、前記金型素材の基準面及び製品成形面を前記金型加工機に加工させるデータを演算する演算手段とを有していることを特徴とする金型の製造装置

請求項10

クレーム9に記載の金型の製造装置において、前記演算手段は、前記金型加工機に先に前記基準面を加工させてから、この加工済の基準面を前記金型加工機での前記金型素材の支持面として前記製品成形面を前記金型加工機に加工させるデータを演算することを特徴とする金型の製造装置。

請求項11

クレーム10に記載の金型の製造装置において、前記記憶手段には前記金型加工機の加工能力データが記憶され、前記演算手段は、この加工能力データに基づき、前記金型加工機によって前記製品成形面の何れの箇所を何れの回数だけ加工するかを演算してから、前記金型加工機に前記製品成形面を加工させることを特徴とする金型の製造装置。

請求項12

クレーム9に記載の金型の製造装置において、前記コンピュータは、前記測定データに基づいて作成される前記金型素材のエンベロープモデル及び前記金型設計データに基づいて作成される金型モデルを表示する表示手段と、この表示手段において、前記エンベロープモデルを相互に直交する3軸の方向にそれぞれ移動させると共にこの3軸廻りに回転させることで、前記金型モデルにこのエンベロープモデルを近接させる操作手段とを有し、この近接により前記製品成形面の加工量を低減する演算が前記演算手段でなされることを特徴とする金型の製造装置。

請求項13

クレーム12に記載の金型の製造装置において、前記金型モデルに前記エンベロープモデルを近接させることは、前記エンベロープモデルの内側に前記金型モデルの全ての部分を入れる共に、この金型モデルの製品成形面に前記エンベロープの製品成形面を近接させることであることを特徴とする金型の製造装置。

請求項14

クレーム9に記載の金型の製造装置において、前記金型素材を作製するために用いる鋳型モデルを作製するための鋳型モデル加工機を備え、前記記憶手段には前記金型素材の鋳造時の変形の見込み量が記憶され、前記鋳型モデル加工機にはこの見込み量を含んだデータが送られ、このデータに基づき前記鋳型モデルが前記鋳型モデル加工機により作製されることを特徴とする金型の製造装置。

請求項15

クレーム14に記載の金型の製造装置において、前記記憶装置に記憶されている前記見込み量は、前記測定データに基づき再設定可能であることを特徴とする金型の製造装置。

請求項16

クレーム9に記載の金型の製造装置において、前記金型加工機は、数値制御工作機械であることを特徴とする金型の製造装置。

技術分野

0001

本発明は、鋳造で作製された金型素材機械加工することにより金型を製造する方法及びその装置に関し、例えば、プレス加工用の金型や射出成形用の金型、その他の金型の製造に利用できる。

背景技術

0002

従来より、鋳物素材とする例えばプレス加工用の金型の製造に際しては、鋳造された金型用の素材を金型に仕上げるために、長時間の切削加工等の機械加工を必要としていた。

0003

つまり、金型の素材である金型素材を鋳造した後に機械加工してこの金型素材が金型に仕上げられるが、金型素材の鋳造に際しては、金型素材の基となる鋳型モデル手作り製作することが多いことに起因するだけでなく、鋳造自体の精度が低いことに起因して、機械加工用の加工代に大きな余裕を持たせていた。すなわち、モデルの精度や鋳造変形の量を予測すると、安全サイド考え方から加工代が大きくなり、また鋳造に際して鋳物が大きく収縮等するため、切削代不足することを予防することが必要であった。

0004

この結果として、金型素材の基になる鋳型モデルの駄肉が多くなるのに伴って、必要以上に金型素材の加工代が多くなる傾向にあった。

0005

これに対して近年の社会情勢から金型産業は、金型から成形される製品の形状の複雑化、金型の低価格化及び短納期化の要求に答えることが必要とされていた。

0006

従って、金型素材の機械加工の時間を短縮するために、加工代を削減することが考えられるが、鋳型モデルを手作りする替わりに数値制御加工機等を用いて製作したとしても、鋳物を金型素材とする場合には高精度なものは望めず、結果として、加工代を充分に削減できず、これに伴って機械加工の時間を短縮することができなかった。

0007

本発明は上記事実を考慮し、金型素材の鋳造後の機械加工時間を短縮し得る金型の製造方法及びその製造装置を提供することが目的である。

発明の開示

0008

本発明に係る金型の製造方法は、鋳造により金型素材を作製する工程と、この金型素材の形状を測定機で測定して測定データを得る工程と、この測定データに基づき金型素材の製品成形面の加工量を低減するように、金型素材の基準面及び製品成形面を金型加工機によって加工して金型を製造する工程とを含んでいることを特徴とする。

0009

したがって、この金型の製造方法では、鋳造で金型素材を作製した後、まず初めにこの金型素材の形状を測定する。次いで、これによって得られた測定データに基づき金型素材の製品成形面の加工量を低減するように、金型素材の基準面及び製品成形面を金型加工機によって加工して金型を製造する。

0010

金型の製品成形面は、金属板等の被加工材料が所定形状に成形される面であるため複雑な形状に形成され、このため、金型素材の製品成形面も複雑な形状となっている。本発明ではこの金型素材の製品成形面の加工量を低減するように、金型素材の基準面及び製品成形面を金型加工機によって加工して金型を製造するため、金型素材から金型を機械加工により作製するときに、その加工時間を短縮でき、加工作業を効率的に行えるため、金型の低価格化、短納期化に対応できる。

0011

なお、このように金型素材の製品成形面の加工量を低減するようにすると、逆に金型素材の基準面の加工代が大きくなることもあるが、一般的に平面形状とされるこの基準面は金型加工機の大きなカッタで機械加工できるため、全体として加工時間が長くなったり、加工費が増すことはない。

0012

金型素材の基準面及び製品成形面を金型加工機により加工する際には、先に基準面を加工し、この加工済の基準面を金型加工機での金型素材の支持面として製品成形面を加工する。

0013

これによると、製品成形面を加工する際には、加工済の基準面を金型加工機での支持面とするため、金型加工機のテーブルに基準面を支持固定させて加工できることになり、安定した加工で製品成形面を高精度に機械加工できる。

0014

また、金型加工機によって製品成形面を加工する際には、この製品成形面の何れの箇所を何れの回数だけ加工するかを決定してから、製品成形面を加工する。

0015

これによると、例えば、製品成形面の中でも加工代が多めとなっている箇所のみを2回機械加工し、加工代が少ない箇所は1回のみの機械加工で済ませることが可能となる。つまり、製品成形面全体にわたって金型加工機のカッタを移動させて何れの箇所が突出しているかを検出しながら多数回機械加工する必要がなくなり、金型素材が加工されずに単にカッタだけが動いているエアカットの時間をも削減できる。

0016

以上の金型の製造方法は、金型素材の形状を測定機で測定する工程と、この測定によって得られたデータに基づき金型素材の基準面、製品成形面を金型加工機で加工する工程とを、互いに独立した作業工程としても実施できるが、コンピュータを使用する非独立の作業工程としても実施できる。

0017

コンピュータを使用する非独立の作業工程とする場合には、測定機で得られた測定データはコンピュータに送られ、この測定データとコンピュータに記憶されていた金型設計データとに基づきコンピュータが金型加工機で金型素材の製品成形面を加工する際の加工量を低減する演算を行った後、コンピュータで金型加工機を制御して金型素材を加工する。

0018

コンピュータにより、金型加工機で金型素材の製品成形面を加工する際の加工量を低減する演算を行うためには、コンピュータの表示手段に、測定機からの測定データに基づいて作成される金型素材のエンベロープモデルと、金型設計データに基づいて作成される金型モデルとを表示し、この表示手段において、エンベロープモデルを相互に直交する3軸の方向にそれぞれ移動させると共にこの3軸廻りに回転させることで、金型モデルにこのエンベロープモデルを近接させ、この近接時においてコンピュータにより製品成形面の加工量を低減する演算を行うようにする。

0019

ここで、金型モデルにエンベロープモデルを近接させることとは、エンベロープモデルの内側に金型モデルの全ての部分を入れると共に、金型モデルの製品成形面にエンベロープの製品成形面を近接させることである。これにより金型モデルとエンベロープモデルとの位置関係から、製品成形面の加工量を低減する演算をコンピュータによって確実かつ高精度に行えることになる。

0020

また、金型素材を作製するために用いる鋳型モデルを鋳型モデル加工機で作製し、この鋳型モデル加工機が前記コンピュータからのデータを受けて鋳型モデルを作製するようになっている場合には、コンピュータに金型素材を鋳造で作製するときに生ずる変形の見込み量を記憶させておき、この見込み量を含んだデータを鋳型モデル加工機に送るようにしてもよい。

0021

これによると、鋳型モデルは、金型素材を鋳造で作製する際に生ずる変形の見込み量を含んだ形状、寸法で鋳型モデル加工機によって形成されることになり、鋳型モデルから形成される金型素材を、鋳造変形が生じても正確に形成できる。

0022

このようにコンピュータに鋳造変形の見込み量を記憶させておく場合には、この見込み量を、測定機で測定された金型素材についての測定データで再設定することが好ましい。

0023

このように見込み量を再設定するようにすると、鋳造で実際に作製された金型素材の形状、寸法に基づき見込み量をより正確なデータに書き換えることができ、次回の金型素材の作製を一層正確に行える。

0024

以上説明した金型の製造方法をコンピュータを用いて実施する場合には、このコンピュータは1台でもよく、データ伝達がなされる複数台でもよい。

0025

本発明に係る金型の製造装置は、以上説明した金型の製造方法をコンピュータを使用して実施するための装置である。

0026

具体的に説明すると、本発明に係る金型の製造装置は、

0027

鋳造で作製された金型素材の形状を測定する測定機と、この測定機からの測定データが入力されるコンピュータと、このコンピュータで制御されて金型素材を加工し、この金型素材から金型を作製する金型加工機とを備え、

0028

コンピュータは、前記測定データ及び金型設計データを記憶する記憶手段と、これらの測定データ及び金型設計データに基づき、金型素材の製品成形面の加工量を低減するように、金型素材の基準面及び製品成形面を金型加工機に加工させるデータを演算する演算手段とを有していることを特徴とする。

0029

そして、演算手段は、金型加工機に先に基準面を加工させてから、この加工済の基準面を金型加工機での金型素材の支持面として製品成形面を金型加工機に加工させるデータを演算する。

0030

また、記憶手段には金型加工機の加工能力データが記憶され、演算手段は、この加工能力データに基づき、金型加工機によって製品成形面の何れの箇所を何れの回数だけ加工するかを演算してから、金型加工機に前記製品成形面を加工させる。

0031

さらに、コンピュータは、測定機で得られた測定データに基づいて作成される金型素材のエンベロープモデル及び金型設計データに基づいて作成される金型モデルを表示する表示手段と、この表示手段において、エンベロープモデルを相互に直交する3軸の方向にそれぞれ移動させると共にこの3軸廻りに回転させることで、金型モデルにこのエンベロープモデルを近接させる操作手段とを有し、この近接により製品成形面の加工量を低減する演算が前記演算手段でなされる。

0032

ここでいう金型モデルにエンベロープモデルを近接させることとは、エンベロープモデルの内側に金型モデルの全ての部分を入れる共に、金型モデルの製品成形面にエンベロープの製品成形面を近接させることである。

0033

本発明に係る金型の製造装置が金型素材を作製するために用いる鋳型モデルを作製するための鋳型モデル加工機を備えている場合には、前記記憶手段に金型素材の鋳造時の変形の見込み量が記憶され、鋳型モデル加工機にはこの見込み量を含んだデータが送られ、このデータに基づき鋳型モデルが鋳型モデル加工機により作製される。

0034

記憶手段に記憶されている前記見込み量は、測定機で測定される金型素材の形状についての測定データに基づき再設定可能とすることが好ましい。記憶手段に記憶される見込み量が測定機による測定データで再設定可能であると、前述したとおり、次回の金型素材の作製を一層正確に行える。

0035

以上において、コンピュータの記憶手段は、磁気ディスクフロッピー登録商標ディスクハードディスク光ディスクCD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD等)、光磁気ディスク(MO等)、半導体メモリ磁気テープ等による記憶装置のうちのいずれでもよく、また、これらのうちの2つ以上を組み合わせたものでもよい。

0036

また、操作手段は、キーボードマウストラックボールジョイスティック等による操作装置のうちのいずれでもよく、また、これらのうちの2つ以上を組み合わせたものでもよい。

0037

さらに、表示手段は、目視可能な画面ディスプレイ装置印刷装置等の表示装置でよいが、前述したように、金型モデルにこのエンベロープモデルを近接させることを目視できるものであることが望ましいため、画面のディスプレイ装置とすることが好ましい。

0038

以上の金型の製造装置におけるコンピュータは1台でもよく、データ伝達がなされる複数台でもよい。

0039

また、本発明に係る金型の製造方法及びその製造装置を適用できる金型の一つの例は、プレス加工用のプレス金型であるが、これ以外に射出成形用、押し出し成形用、引き抜き成形用、ブロー成形用等の金型を製造するためにも適用することができる。

0040

さらに、金型の正確な高さ寸法が必要な場合には、高さ寸法に合わせて基準面の加工量を設定することになるが、金型素材の基準面を金型モデルの基準面と単に平行な平面とするだけでよいのであれば、基準面をそのように加工してもよい。この場合には、基準面の加工量をも低減できることになる。

0041

また、金型素材の形状を測定する測定機は、モアレ活用した撮像式の非接触形式のものでもよく、非接触のレーザ式ステレオ式のものでもよく、さらには、金型素材に接触して測定する形式のものでもよい。

0042

また、金型素材の機械加工は、切削加工でもよく、研削加工等でもよく、これらを組み合わせたものでもよい。さらに、金型素材を加工するカッタとしてはエンドミル等が考えられ、金型加工機としてはマシニングセンタ等を採用することが考えられる。金型加工機が数値制御工作機械であると、金型素材の機械加工をコンピュータからのデータを利用して正確かつ効率的に行える。

発明を実施するための最良の形態

0043

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。

0044

本発明の一実施の形態に係る金型の製造方法を実行するための金型製造支援ステムの構成及び手順を図に基づき説明する。

0045

第1図に示すようにコンピュータ支援による設計、製造(CADCAM)のソフトウエアが搭載されて金型製造支援システム10の中核部分を構成するコンピュータ12は、鋳型モデル15を作製するための数値制御NC工作機械である鋳型モデル加工機14と接続されていて、このコンピュータ12から送り出された金型設計データを基にしてこの加工機14により鋳型モデル15が加工される。この鋳型モデル15は、鋳造で作製されるプレス金型用の金型素材20と対応する形状で形成されるが、コンピュータ12に記憶されている鋳造による変形を見込んだ見込み量を含むデータが鋳型モデル加工機14に送られるため、鋳型モデル15を用いた鋳造で作製される金型素材20は、金型素材20の作製後に行われる後加工である切削加工が可能な加工代を残す形状、寸法となるように形成される。なお、鋳型モデル15は手作りで作製しても良い。

0046

そして、このコンピュータ12には、金型素材20の形状を測定するための測定機16も接続されている。この測定機16としては、例えば、カメラの方向を6軸制御できるモアレを活用した撮像式であって多点を同時に処理可能な画像処理型の三次元測定機を採用することができる。また、コンピュータ12には、自動追尾指令をこの測定機16に与える機能を有した形状測定支援システムソフトウエアが搭載されていて、効率的な形状測定が可能となっている。

0047

ここで、この測定機16で測定された金型素材20の測定データは測定点群とされ、この測定点群に沿って仮想的に形成される三次元図形モデルである第4図のエンベロープモデルM2と共に、測定データはこの測定機16からコンピュータ12に送られる。

0048

さらに、このコンピュータ12には、金型素材20を加工するためのNC工作機械である金型加工機18も接続されていて、測定機16で測定した測定データを基にしてこの金型加工機18により金型素材20を加工できるようになっている。

0049

コンピュータ12は、記憶装置12Aと操作装置12Bと表示装置12Cと演算装置12Dを有している。記憶装置12Aには、前述したソフトウエア、金型設計データ及び鋳造変形の見込み量のデータのほかに、金型加工機18の加工能力データや、金型設計データと測定機16からの測定データとに基づいて金型素材20を切削加工する加工量を演算するために必要なソフトウェアとその演算用データも記憶され、さらに、鋳型モデル加工機14を駆動させるソフトウェアと測定機16からの測定データに基づき金型加工機18で金型素材20を金型に仕上るためのソフトウエアなどのこれから説明する金型製造方法を実施するために必要なソフトウェア及びデータも記憶されている。演算装置12Dは、操作装置12Bからの指示信号に基づき記憶装置12Aに記憶されているソフトウェアの実行及び記憶装置12Aに記憶されているデータに基づく演算処理を行う。表示装置12Cは目視できる画面のディスプレイ装置であり、演算装置12Dによる演算処理の結果を表示する。

0050

以上により、本実施の形態の金型の製造装置となっている金型製造支援システム10は、コンピュータ12、鋳型モデル加工機14、測定機16及び金型加工機18で構成されていることになり、鋳型モデル加工機14、測定機16及び金型加工機18はコンピュータ12で制御されて駆動される。

0051

本実施の形態の金型素材20は機械加工である切削加工されることで仕上げられて金型となるが、この金型を備えて形成されるプレス加工用金型装置としては、プレス加工機内において、第2図に示す上部側に上型22が配置されると共に下部側に下型24が配置され、この上型22との間で被加工材である金属板Pを挟み着けるロアホルダ26が、スプリング28で支持されつつこれら上下型の間に配置されるような構造が、一例として考えられる。上型22が二点鎖線のように下降すると、上型22とロアホルダ26との間で挟持された金属板Pが上型22と下型24でプレス加工されて、製品に成形される。

0052

そして、これら上型22、下型24及びロアホルダ26等の金型を製造する際に、本実施の形態の製造方法が用いられ、例えば、下型24用の金型素材20が鋳造されて、第3図に示すように形成されることになる。

0053

次に、本実施の形態に係る金型の製造方法の手順を以下に説明する。

0054

まず、コンピュータ12の記憶装置12Aから送り出された金型設計データを基にして鋳型モデル加工機14が発泡樹脂の素材を切削加工することで、金型素材20と対応する鋳型モデル15を削り出す。次に、この切削加工された鋳型モデル15を基にして例えばロストワックス法による鋳造作業を行うことにより、第3図に示す金型の素材となる金型素材20を加工代を有した形で作製する。

0055

この後、この金型素材20の形状を測定機16により測定し、この測定結果の測定データ及びこの測定データに基づいて生成されるエンベロープモデルM2がコンピュータ12の記憶装置12Aに蓄えられる。

0056

さらに、金型素材20の形状の測定終了後に、金型加工機18によって金型素材20の基準面20A及び製品成形面20Bを切削加工するだけでなく、これらの面以外の金型素材20の他部分の表面20Cをも切削加工する。

0057

この際、まず金型設計データ及び測定データをコンピュータ12の記憶装置12Aから読み出して、第4図に示すように、金型設計データに基づく三次元図形モデルである金型モデルM1と、測定データに基づく三次元図形モデルであるエンベロープモデルM2との位置関係を操作員が目視可能となるように、コンピュータ12のディスプレイ装置である表示装置12C上で表示する。

0058

この表示された状態で、操作装置12Bの操作により、測定データに基づいて作成された金型素材20のエンベロープモデルM2を相互に直交するXYZの3軸の方向にそれぞれ直線移動させると共に、このXYZの3軸廻りに回転させる。但し、エンベロープモデルM2をソフトウエアにより自動的に直線移動及び回転させることも可能である。

0059

そして、エンベロープモデルM2を直線移動及び回転させることによって、エンベロープモデルM2の内側に金型モデルM1の全ての部分を入れる共に、第5図に示すように金型モデルM1にエンベロープモデルM2を近接させることにより、すなわち、金型モデルM1の製品成形面M1BにエンベロープモデルM2の製品成形面M2Bを近接させることにより、金型素材20の製品成形面20Bの加工量が最小となって加工量が低減される状態を探す

0060

製品成形面20Bの加工量が最小となる状態が探し出されると、次にこの状態で操作装置12Bからの指示信号でエンベロープモデルM2の位置を固定して、この時のエンベロープモデルM2を金型モデルM1の座標軸に変換したデータを求め、この求められたデータの三次元図形モデルをスキャニング測定モデルM3という。

0061

このスキャニング測定モデルM3と金型モデルM1との間の隙間の大きさから、演算装置12Dにより金型素材20の基準面20A及び製品成形面20B等の個々の箇所の切削量を得ることで、金型素材20の切削部分体積を算出して求め、この体積を金型素材20の総切削量とする。

0062

さらに、この総切削量のデータに基づいてコンピュータ12の演算装置12Dが、記憶装置12Aに記憶されている金型加工機18の加工能力データに基づき、金型加工機18のカッタの径、回転数、切削量及び送り速度等を演算するだけでなく、製品成形面20Bを切削加工する際において、製品成形面20Bの内の何れの箇所を何れの回数で切削加工するかを演算する。すなわち、製品成形面20Bの加工量を低減できるデータが、記憶装置12Aに記憶されているデータから演算装置12Dによって演算される。

0063

この後、金型素材20の基準面20A、製品成形面20B及び他部分の表面20Cを金型加工機18でそれぞれ切削加工するが、この際まず、基準面20Aの位置と金型モデルM1の支持面M1Aの位置とを仮想の金型加工機の定盤の位置から寸法表示する基準面加工指示図が、スキャニング測定モデルM3を用いてコンピュータ12の演算装置12Dで作成され、この基準面加工指示図が金型加工機18に出力されて、この金型加工機18で大きな平面である基準面20Aが最初に切削加工される。

0064

さらに、基準面20Aの切削加工が終了し他部分の表面20Cも切削加工した後、加工済のこの基準面を支持面として金型加工機18のテーブルに支持固定して金型素材20の製品成形面20Bを切削加工する。

0065

この際に前述の総切削量のデータからの演算結果に基づいて、金型加工機18のカッタの径、回転数、切削量、送り速度等が選定されると共に、製品成形面20Bの所定箇所所定回数だけ加工されることで、加工量を低減しつつ製品成形面20B全体の加工が終了する。

0066

次に、本実施の形態に係る金型の製造方法の作用を以下に説明する。

0067

本実施の形態では、コンピュータ12の記憶装置12Aに蓄えられている金型素材20の形状を測定した測定データに基づいて、金型素材20のエンベロープモデルM2が作成され、表示装置12Cにおいて、このエンベロープモデルM2を相互に直交するXYZの3軸の方向にそれぞれ直線移動可能とすると共にこの3軸廻りに回転可能とした。これによって、金型設計データに基づいて作成される金型モデルM1にこのエンベロープモデルM2を近接させる形で、これらのデータを比較できるようになった。

0068

この結果として、表示装置12Cにおいて、確実で高精度に金型設計データに基づく金型モデルM1と金型素材20との位置関係を決定でき、加工に時間がかかる製品成形面20Bの加工量を低減することが可能となった。

0069

また、金型加工機18によって金型素材20の基準面20A及び製品成形面20Bを切削加工する際に、先に金型素材20の基準面20Aを切削加工し、この加工済の基準面20Aを金型加工機18での支持面として製品成形面20Bを切削加工するようにした。このため、製品成形面20Bを加工する際に加工済の基準面20Aを支持面として金型加工機18のテーブルに固定できるので、金型素材20が安定してテーブルに固定されて、製品成形面20Bをより高精度で確実に加工できることになった。

0070

さらに、製品成形面20Bを切削加工する際に、何れの箇所を何れの回数だけ切削加工するかを演算装置12Dで演算するようにしたため、製品成形面20Bの中でも加工代が多めとなっている箇所のみを例えば2回切削加工し、加工代が少ない箇所は1回のみの切削加工で済ませることが可能となった。

0071

つまり、従来のように製品成形面20B全体にわたって切削工具等のカッタを移動して何れの箇所が突出しているかを検出しながら多数回切削加工する必要がなくなり、金型素材が加工されずに単に工具だけが動いているエアカットのための時間をも削減することが可能となった。

0072

以上により、金型素材20の基準面20A及び製品成形面20Bを加工する際に、プレス加工用金型として金属板等の被プレス材を製品に成形するための面であって一般的に複雑な表面形状とされる製品成形面20Bの加工代が削減されて、加工量が低減されることになる。

0073

このため、低精度な鋳物を素材とした場合であっても、製品成形面20Bの加工量が低減されて切削加工の時間を短縮可能となり、製品形状の複雑化、金型の低価格化及び短納期化に対応できるようになった。

0074

尚、本実施の形態の場合、基準面20Aの加工代が逆に大きくなることもあるが、一般的に平面形状とされる基準面20Aは大きなカッタにより切削加工が可能となるので、基準面20Aの加工に際して切削加工の時間が大きく増大することはない。

0075

次に、本実施の形態に係る金型の製造方法及びその製造装置による切削時間の短縮効果を説明する。

0076

従来、金型素材を機械加工である切削加工する際には、粗加工中仕上げ加工及び仕上げ加工等の複数段階の加工が必要であった。そして、製品成形面と同様の形状を有した被切削材を粗加工で切削加工する条件として、従来は直径50mmのカッタを用い10mmの切削量で回転数を800rpmとした時に、送り速度が0.4m/分となっていた。

0077

これに対して、本実施の形態の製造方法を採用することで、製品成形面の加工量が低減されるのに伴って切削量を4mmとし、直径50mmのカッタを用いて回転数を1400rpmとした時には、1.05m/分という送り速度の条件が得られ、粗加工の切削速度は2.6倍に上がった。

0078

さらに、この加工条件で金型素材全体の切削時間は、従来と比較して約32%短くなると推定され、試験的にロアホルダを製作した時の加工時間は約10時間短縮された。

0079

一方、本実施の形態の製造方法を採用するのに伴って粗加工を廃止し、中仕上げ加工用のカッタで送り速度を落として3mmの切削量で加工したところ、従来の中仕上げ加工における0.2mmの切削量では回転数が2000rpmとされるのに対して1800rpmとなり、また送り速度は従来の2m/分に対して1.45m/分の条件が得られた。

0080

つまり、切削速度が従来に対して約0.7倍となって中仕上げ加工の切削速度は遅くなったものの、粗加工を廃止した分の時間と相殺され、試験的にロアホルダを製作した時の加工時間は約13時間も短縮することができ、大幅な効率の向上が可能となった。

0081

次に、本実施の形態に係る金型の製造方法を用いて金型素材20を鋳造する際における変形量の分析について説明する。この変形は、金型素材を鋳造で作製するときに収縮等の形で生ずる。

0082

第1図で示した鋳型モデル15を作製するためにコンピュータ12の記憶装置12Aで保存されている鋳造変形見込み量と、測定機16による測定で得られた測定データに基づく金型素材20の実際の寸法とを比較する。これにより、次回の金型素材20の製作を行うときに鋳造変形見込み量を訂正すべきか否かを本金型製造支援システム10の操作員が判断すると共に、鋳造変形見込み量と金型素材20の実寸法との間の差を分析することが可能となる。

0083

つまり、実際の鋳造変形量と鋳造変形見込み量との間の差分から、記憶装置12Aに記憶されていた鋳造変形見込み量が適正か否かが分析され、次回の金型素材20の製作時において、鋳造変形見込み量を再設定できるようになる。

0084

この再設定された鋳造変形見込み量は記憶装置12Aに保存され、次回の金型素材20を作製するための用鋳型モデル15を製作するときに、鋳造変形見込み量のデータが鋳型モデル加工機18に送られることにより、この見込み量を含んだ形状、寸法で鋳型モデル15が作製される。
産業の利用可能性

0085

以上のように、本発明に係る金型の製造方法及びその製造装置は、プレス加工等で用いる金型を製造するのに適している。

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