高硬度材の微小径エンドミル加工に関する研究
職高能率工具パス生成機能をもつCAM
のアルゴリズム開発一
人塚裕俊＊・L杉照明＊＊ ＊生産技術部・ニ岩く＊㈱STKテクノロジー
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要旨
高硬度材げ）微小径エンドミルでほ丁具折損を防1上t ノて安定した加工二を子j 二うため，切削抵抗が ｛定で加l 二効率の
良い⊥具パスが必要となる．上／つて切削抵抗r ′ 捌式に基づき，エンドミルの丁具ノ1スを作成できる（二Aゝ′ i のアル
ゴリズムを構築Lた．金型加1二∴おけるl 叫型矩形形状（ホケソト形1ノミ）を対象としァ℃ヘリカル加⊥意渦巻き加
⊥二昔コーナー加丁の各⊥二程に分割したうえL ‥各々のマクロブ1コケラムのアルゴリズムを構築した．二れにより
単純形状の加r については高能率「具パスの生成が可能とな／）た．
1．はじめに
高硬度材甘微小径エンドミル加工では，通常の形伏輪
郭に拾∵）た工具パスによる切削を行うと，コーナー一部で
切削負荷が非常に人きくなりT具折損が多発する．かと
い／⊃て安全サイドで切削送り速度を低く設定すると加⊥二
能率が低くなる．上って切削抵抗を常に ▲定にし，か／⊃
高速加Tが叶能な工具パスと加⊥二条件の生成が望まれ
る．しかし現在のように⊥具コストが非常に高い状況で
あってむ，そのような観点から工具パスや加L条件を決
定できるCAMは少ない．そこで本研究開発により，大
分県魔業科学技術センターの技術シーズを用いて【高能
率上具パス生成機能をらつ CAM Cr ）アルゴリズム開発」
を行った．金型加工における凹型矩形形状（ホケツト形
状）を対象とし，①ヘリカル加工（∋渦巻き加工耳コーナ
ー加工の各t 程に分割したうえで，各々のマクし1プログ
ラムのアルゴリズムを構築した．
2】切削抵抗と切削関与角の制御
これ圭での研究によれば，式（l ）に示す2次多項式モデ
ルにより，2次元平面内のエンドミル加工において切削
抵抗の予測と制御がHr 能となっている．ここで㍉vは2
次元平面内での切削抵抗の合力州時間平均値であり，t ．¶
とI 」はそれぞれ変形前の最大切りくず厚さと切削円弧長
である．6／つの係数ノ′ ブは，最′ ト∴乗法を利用して抵抗測
定実験により決定される．
Fxソ＝β √寸β ．t m＋β 二l 」＋β 【．t mコ＋β 二＝1J 二＋β ．ニーmL （1）
切削抵抗の一定化は，基本的にほ式（l ）の予測∫〔とェン
ドミルと被加⊥物のとの† 二渉に関する幾何的関係カ、ら，
切削抵抗の＝標値に応じてエンドミル中心の送り誌1；を
決定することで行う．去た本研究では，エンドミルと被
伽丁物のとの干渉部がホす切削関与角がⅠ二具寿命に大き
な影響をおよぼ′ トト〃知見から、切削関与角〝）最大偵を
自由に設定できるょうな機能をCAMのアルゴリズム基
本設計に盛り込んだ．
3，アルゴリズムの設計
エンドミルによる凹部切削の加丁時間を短縮するため
には，出来るだけ甲一い切削送り速度で，安定した切削を
行うのが鼓善である．このために，切削抵抗が一定でか
／⊃早い切削送り速度での切削を行えるような⊥具パスが
必要となる．よって切削抵抗「測式に基づき，与えられ
た2次元形状の各加⊥モジュール毎に切削関与角の制御
を行いながら最適な工具パスを出すアルゴリズム（固定
サイクル）を構築した．作成されたのは金型加工を想定
Lた単純な凹型矩形形状（ポケット形状）に対するアル
ゴリズムであろ．
⊥程烏ン＼リカル加Tではボーーールエンドミルとランアス
エンドミルに上る連続した†ご穴空け加⊥を子J ＝う（Fi g。り。
⊥程②渦巻き加工では，下穴を中心に渦巻きパスによっ
て円形状にラジアスエンドミ′ しによる領域拡大加⊥を行う
（Fi g．確）．′ 1二程昔コーーナー加工では，切削関与角の最大値
を維持しながらコーナー部を徐々に切削除去する
（Fi g．凱 こ〝）ときコーⅦナ一に残るR部の半径を′ トさくす
るためにほ，⊥具を次々により小径のエンドミルに変え
て，コーナー部の追い込み加1二を施す必要がある．
エンドミル半径R、ワ【クスミ最終半径王も1aゝt 入力
Fi g．1＋Al gnr l t hm毎‖1Ct −Cal bal l cnd王−一曲堅（hor l ng）
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本研究では矩形形状のl 自二角コーナー部の加7二を対象に
Lて，微小径び）エンドミ／レ加工が行われるが 一般的な
狭小部の力臣「について車〕「甘様であろ．
4．エ具パスの出力結果
以卜げ）アルゴリズムに上りソフトを試作し1二具ハスを
出ノノLた例を『扁g。望に′ j てす∪ ニのし具パス′ 、ターンを見
ると明らかなょうに，新しノい「具ハスでは，従来げ）形状
輪郭に拾った丁具パスとは異なり，切削関与一旬り）紳」御に
上りT二具ハスの間隔すなわち径方向切込み量が場所に上
って変化していることがわかる．
ナi リノされた丁▲具ハスハタ山・ンによる予備加T二実験に上
れば，十分切削抵抗の一定化が達成されていることがわ
かった
5．おわりに
（1）抑一日抵抗」′ 測J 〔に展／ういて、切削抵抗を ん右化でき
るエンドミ′ レ「具ハスを作成すろたゲ）げ）アルゴリス
／＼を，各⊥二手【亨を毎し7）マクロフし了グラムい イ推論l し／ し11り∴J h− しノ ⊥▼
（2）作成された「二具ノ＼スパクー1ンは高硬度材椚微小径二亡
ンドミ′ ン加i ∴二通用口用巨であ／〕た．
参考文献
（l ）垣野義昭，大塚裕俊，中川平三郎，廣垣俊樹，
佐々木将ふ：購入銅のエンドミル加＝二に問ゝ【言ろ研究
膵＝報），精練1二学会誌，66，5（2000）730‘
