WO2001089734A1 - Procede et dispositif de fabrication de moule en metal - Google Patents

Description

明 細 書

金型の製造方法及びその製造装置 技術分野

本発明は、 铸造で作製された金型素材を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

従来より、 铸物を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、 铸 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。

つまり、 金型の素材である金型素材を铸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、 金型素材の铸造に際しては、 金型素材の基となる铸型 モデルを手作りで製作することが多いことに起因するだけでなく、 铸造自体の精 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、 モデルの精度ゃ铸造変形の量を予測すると、 安全サイドの考え方から加 ェ代が大きくなり、 また铸造に際して铸物が大きく収縮等するため、 切削代が不 足することを予防することが必要であった。

この結果として、 金型素材の基になる铸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。

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 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、 铸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、 铸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。

本発明は上記事実を考慮し、 金型素材の铸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

本発明に係る金型の製造方法は、 铸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。

したがって、 この金型の製造方法では、 铸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、 これによつ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。

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 つている。 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。 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力ッ夕で機械加工できるため、 全体として 加工時間が長くなつたり、 加工費が増すことはない。 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。

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。

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。 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ツ夕を移動さ 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ツ夕だけが動いているエアカツ卜の時間を も削減できる。

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、 コンビュ —夕を使用する非独立の作業工程としても実施できる。

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 測定デ一夕はコンピュータに送られ、 この測定デ一夕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。

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、 金型設計デ一 夕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、 ェンべ 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。

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、 ェンベロ一 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。

また、 金型素材を作製するために用いる铸型モデルを铸型モデル加工機で作製 し、 この铸型モデル加工機が前記コンピュータからのデ一夕を受けて铸型モデル 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铸造で作製す 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一夕 を铸型モデル加工機に送るようにしてもよい。

これによると、 铸型モデルは、 金型素材を铸造で作製する際に生ずる変形の見 込み量を含んだ形状、 寸法で铸型モデル加工機によって形成されることになり、 铸型モデルから形成される金型素材を、 铸造変形が生じても正確に形成できる。 このようにコンピュータに铸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。

このように見込み量を再設定するようにすると、 铸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。

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。 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。

具体的に説明すると、 本発明に係る金型の製造装置は、

铸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 デ一夕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、

コンピュータは、 前記測定デ一夕及び金型設計デー夕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。

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 ェさせるデータを演算する。

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。

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。 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、 ェンベロ —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。 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铸型モデルを 作製するための铸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 材の铸造時の変形の見込み量が記憶され、 铸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铸型モデルが铸型モデル加工機によ り作製される。

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一夕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夕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。

以上において、 コンピュータの記憶手段は、 磁気ディスク、 フロッピ一デイス ク、 ハードディスク、 光ディスク （C D— R OM、 C D - R , C D - RW, D V D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。

また、 操作手段は、 キーボード、 マウス、 トラックポール、 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。

さらに、 表示手段は、 目視可能な画面のディスプレイ装置、 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。

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。

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。

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。

また、 金型素材の形状を測定する測定機は、 モアレを活用した撮像式の非接触 形式のものでもよく、 非接触のレーザ式や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。

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ツ夕としてはェ 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。

図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明の一実施の形態に係る金型の製造方法に適用される金型製造 支援システムの構成図である。

第 2図は、 プレス金型装置の構造を示す断面図である。

第 3図は、 プレス金型装置の下型用の金型素材を示す斜視図である。

第 4図は、 エンベロープモデルと金型モデルとの位置関係を示す図である。 第 5図は、 スキャニング測定モデルと金型モデルとの位置関係を示す図である

発明を実施するための最良の形態

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。 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シ ステムの構成及び手順を図に基づき説明する。

第 1図に示すようにコンピュータ支援による設計、 製造 （CAD/CAM ) のソフト ウェアが搭載されて金型製造支援システム 1 0の中核部分を構成するコンビユー 夕 1 2は、 铸型モデル 1 5を作製するための数値制御 （N C ) 工作機械である铸 型モデル加工機 1 4と接続されていて、 このコンピュータ 1 2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 1 4により铸型モデル 1 5が加工される。 この铸型モデル 1 5は、 铸造で作製されるプレス金型用の金型素材 2 0と対応す る形状で形成されるが、 コンピュータ 1 2に記憶されている铸造による変形を見 込んだ見込み量を含むデータが铸型モデル加工機 1 4に送られるため、 铸型モデ ル 1 5を用いた铸造で作製される金型素材 2 0は、 金型素材 2 0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、 铸型モデル 1 5は手作りで作製しても良い。

そして、 このコンピュータ 1 2には、 金型素材 2 0の形状を測定するための測 定機 1 6も接続されている。 この測定機 1 6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 1 2には、 自 動追尾指令をこの測定機 1 6に与える機能を有した形状測定支援システムソフト ウェ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。

ここで、 この測定機 1 6で測定された金型素材 2 0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 M 2と共に、 測定データはこの測定機 1 6からコンビユー 夕 1 2に送られる。

さらに、 このコンピュータ 1 2には、 金型素材 2 0を加工するための N C工作 機械である金型加工機 1 8も接続されていて、 測定機 1 6で測定した測定データ を基にしてこの金型加工機 1 8により金型素材 2 0を加工できるようになつてい る。 コンピュータ 1 2は、 記憶装置 1 2 Aと操作装置 1 2 Bと表示装置 1 2 Cと演 算装置 1 2 Dを有している。 記憶装置 1 2 Aには、 前述したソフトウェア、 金型 設計データ及び铸造変形の見込み量のデータのほかに、 金型加工機 1 8の加工能 カデ一夕や、 金型設計データと測定機 1 6からの測定データとに基づいて金型素 材 2 0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エアとその演算用 データも記憶され、 さらに、 铸型モデル加工機 1 4を駆動させるソフトウェアと 測定機 1 6からの測定データに基づき金型加工機 1 8で金型素材 2 0を金型に仕 上るためのソフトウェ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 1 2 Dは、 操作装置 1 2 Bからの指示信号に基づき記憶装置 1 2 Aに記憶されているソフトウェアの 実行及び記憶装置 1 2 A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 1 2 Cは目視できる画面のディスプレイ装置であり、 演算装置 1 2 Dによる 演算処理の結果を表示する。

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 1 0は、 コンピュータ 1 2、 銬型モデル加工機 1 4、 測定機 1 6及び金型加工 機 1 8で構成されていることになり、 铸型モデル加工機 1 4、 測定機 1 6及び金 型加工機 1 8はコンピュータ 1 2で制御されて駆動される。

本実施の形態の金型素材 2 0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 2 2が配置されると共に 下部側に下型 2 4が配置され、 この上型 2 2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 2 6が、 スプリング 2 8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 2 2が二点鎖線のよう に下降すると、 上型 2 2とロアホルダ 2 6との間で挟持された金属板 Pが上型 2 2と下型 2 4でプレス加工されて、 製品に成形される。

そして、 これら上型 2 2、 下型 2 4及びロアホルダ 2 6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 2 4用の金型素材 2 0が 铸造されて、 第 3図に示すように形成されることになる。

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。

まず、 コンピュータ 1 2の記憶装置 1 2 Aから送り出された金型設計データを 基にして铸型モデル加工機 1 4が発泡樹脂の素材を切削加工することで、 金型素 材 2 0と対応する铸型モデル 1 5を削り出す。 次に、 この切削加工された铸型モ デル 1 5を基にして例えばロストヮックス法による铸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 2 0を加工代を有した形で作製する。 この後、 この金型素材 2 0の形状を測定機 1 6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 M 2が コンピュータ 1 2の記憶装置 1 2 Aに蓄えられる。

さらに、 金型素材 2 0の形状の測定終了後に、 金型加工機 1 8によって金型素 材 2 0の基準面 2 O A及び製品成形面 2 0 Bを切削加工するだけでなく、 これら の面以外の金型素材 2 0の他部分の表面 2 0 Cをも切削加工する。

この際、 まず金型設計デ一夕及び測定デ一夕をコンピュータ 1 2の記憶装置 1 2 A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 M lと、 測定データに基づく三次元図形モデルであるェ ンべロープモデル M 2との位置関係を操作員が目視可能となるように、 コンビュ —夕 1 2のディスプレイ装置である表示装置 1 2 C上で表示する。

この表示された状態で、 操作装置 1 2 B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 2 0のエンベロープモデル M 2を相互に直交する X Y Zの 3 軸の方向にそれぞれ直線移動させると共に、 この X Y Zの 3軸廻りに回転させる 。 但し、 エンベロープモデル M 2をソフトウェ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。

そして、 エンベロープモデル M 2を直線移動及び回転させることによって、 ェ ンべロープモデル M 2の内側に金型モデル M 1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 M 1にエンベロープモデル M 2を近接させることによ り、 すなわち、 金型モデル M lの製品成形面 M l Bにエンベロープモデル M 2の 製品成形面 M 2 Bを近接させることにより、 金型素材 2 0の製品成形面 2 0 Bの 加工量が最小となつて加工量が低減される状態を探す。

製品成形面 2 0 B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 1 2 Bからの指示信号でエンベロープモデル M 2の位置を固定して、 この時のエンベロープモデル M 2を金型モデル M 1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 M 3 という。

このスキャニング測定モデル M 3と金型モデル M 1との間の隙間の大きさから 、 演算装置 1 2 Dにより金型素材 2 0の基準面 2 O A及び製品成形面 2 0 B等の 個々の箇所の切削量を得ることで、 金型素材 2 0の切削部分の体積を算出して求 め、 この体積を金型素材 2 0の総切削量とする。

さらに、 この総切削量のデータに基づいてコンピュータ 1 2の演算装置 1 2 D が、 記憶装置 1 2 Aに記憶されている金型加工機 1 8の加工能力データに基づき 、 金型加工機 1 8のカツ夕の径、 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 2 0 Bを切削加工する際において、 製品成形面 2 0 B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 2 0 Bの加工量を低減できるデータが、 記憶装置 1 2 Aに記憶されているデータか ら演算装置 1 2 Dによって演算される。

この後、 金型素材 2 0の基準面 2 0 A、 製品成形面 2 O B及び他部分の表面 2 0 Cを金型加工機 1 8でそれぞれ切削加工するが、 この際まず、 基準面 2 O Aの 位置と金型モデル M 1の支持面 M 1 A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 M 3を用いてコ ンピュー夕 1 2の演算装置 1 2 Dで作成され、 この基準面加工指示図が金型加工 機 1 8に出力されて、 この金型加工機 1 8で大きな平面である基準面 2 O Aが最 初に切削加工される。

さらに、 基準面 2 O Aの切削加工が終了し他部分の表面 2 0 C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 1 8のテーブルに支持固定し て金型素材 2 0の製品成形面 2 0 Bを切削加工する。

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 1 8 のカツ夕の径、 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 2 0 Bの所定箇所が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 2 0 B全体の加工が終了する。

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。

本実施の形態では、 コンピュータ 1 2の記憶装置 1 2 Aに蓄えられている金型 素材 2 0の形状を測定した測定データに基づいて、 金型素材 2 0のエンベロープ モデル M 2が作成され、 表示装置 1 2 Cにおいて、 このエンベロープモデル M 2 を相互に直交する X Y Z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。 これによつて、 金型設計データに基づいて作成され る金型モデル M 1にこのエンベロープモデル M 2を近接させる形で、 これらのデ 一夕を比較できるようになった。

この結果として、 表示装置 1 2 C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 M 1と金型素材 2 0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 2 0 Bの加工量を低減することが可能となった。

また、 金型加工機 1 8によって金型素材 2 0の基準面 2 O A及び製品成形面 2 0 Bを切削加工する際に、 先に金型素材 2 0の基準面 2 O Aを切削加工し、 この 加工済の基準面 2 O Aを金型加工機 1 8での支持面として製品成形面 2 0 Bを切 削加工するようにした。 このため、 製品成形面 2 0 Bを加工する際に加工済の基 準面 2 O Aを支持面として金型加工機 1 8のテーブルに固定できるので、 金型素 材 2 0が安定してテーブルに固定されて、 製品成形面 2 0 Bをより高精度で確実 に加工できることになつた。 さらに、 製品成形面 2 O B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 1 2 Dで演算するようにしたため、 製品成形面 2 0 B 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。

つまり、 従来のように製品成形面 2 0 B全体にわたって切削工具等のカツ夕を 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ツ卜のため の時間をも削減することが可能となった。

以上により、 金型素材 2 0の基準面 2 0 A及び製品成形面 2 0 B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 2 0 Bの加工代が削減されて 、 加工量が低減されることになる。

このため、 低精度な铸物を素材とした場合であっても、 製品成形面 2 0 Bの加 ェ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。

尚、 本実施の形態の場合、 基準面 2 O A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 2 O Aは大きなカツ夕により切削加工が可 能となるので、 基準面 2 O A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。

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。

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 5 O m mのカツ夕を用い 1 O mmの切削量で回転数を 8 0 O i"pm とした時に、 送り速度 が 0 . 4 m/分となっていた。 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 4 mmとし、 直径 5 0 mmのカツ夕を用いて 回転数を 1 4 0 O rpm とした時には、 1 . 0 5 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。

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 3 2 % 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 1 0時間 短縮された。

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 げ加工用のカツ夕で送り速度を落として 3 mm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 . 2 11 111の切削量では回転数が2 0 0 0卬111 とされる のに対して 1 8 0 O rpm となり、 また送り速度は従来の 2 mZ分に対して 1 . 4 5 分の条件が得られた。

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 は遅くなつたものの、 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 1 3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。

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 2 0を铸造する際 における変形量の分析について説明する。 この変形は、 金型素材を铸造で作製す るときに収縮等の形で生ずる。

第 1図で示した銬型モデル 1 5を作製するためにコンピュータ 1 2の記憶装置 1 2 Aで保存されている铸造変形見込み量と、 測定機 1 6による測定で得られた 測定データに基づく金型素材 2 0の実際の寸法とを比較する。 これにより、 次回 の金型素材 2 0の製作を行うときに铸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 1 0の操作員が判断すると共に、 铸造変形見込み量と金型素 材 2 0の実寸法との間の差を分析することが可能となる。

つまり、 実際の铸造変形量と铸造変形見込み量との間の差分から、 記憶装置 1 2 Aに記憶されていた铸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 2 0の製作時において、 铸造変形見込み量を再設定できるようになる。

この再設定された铸造変形見込み量は記憶装置 1 2 Aに保存され、 次回の金型 素材 2 0を作製するための用铸型モデル 1 5を製作するときに、 铸造変形見込み 量のデータが铸型モデル加工機 1 8に送られることにより、 この見込み量を含ん だ形状、 寸法で铸型モデル 1 5が作製される。 産業の利用可能性

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。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 铸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、 この測定デ一夕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 ェ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。

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。

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。

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ビュ 一夕に送られ、 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 一夕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

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ェン 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。

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ェン 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ェンベロ 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。

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 金型素材を铸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铸型モデルを作製す るための铸型モデル加工機に送ることにより、 前記铸型モデルを作製することを 特徴とする金型の製造方法。

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。

9 . 铸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夕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一夕に基づき、 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。

1 0 . 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 ェ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。

1 1 . クレーム 1 0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。

1 2 . 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ェ ンべ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

1 3 . クレーム 1 2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ェン 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

1 4. 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 ために用いる铸型モデルを作製するための铸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铸造時の変形の見込み量が記憶され、 前記铸型モデル加工 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铸型モデ ルが前記铸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。

1 5 . クレーム 1 4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、 前記測定デー夕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。

1 6 . 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。