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製造業において、自由曲面加工とは、均一な平面ではない複雑な表面の加工を指します。自由曲面を最も多く製造する業界は、基本的に航空宇宙、自動車、金型産業、バイオメディカル、そしてタービンブレード製造のための電力部門です。一般的に、この目的で3軸または5軸CNCフライス盤が用いられます。自由曲面の製造プロセスは容易ではありません。現在のCAM技術におけるツールパス生成は一般的に幾何学的計算に基づいているため、ツールパスは最適化されません。また、幾何学的形状を明示的に記述できないため、ソリッド構造におけるエラーや不連続性の発生を避けることはできません。自由曲面は、適応型等平面ツールパス生成、定常スカロップツールパス生成、適応型等パラメトリック法、等曲率法、等光線法などの様々なツールパス生成法を用いて加工されます。これらの方法は、最適化が必要なパラメータに基づいて選択されます。[1] [2]
さまざまなツールパス生成方法
- 等平面工具パス法：これは自由曲面加工に用いられる最も一般的で堅牢な手法です。このプロセスでは、直交座標空間における平行平面と面の交差によって工具パスが生成されます。
- 適応型等平面ツールパス法: このプロセスでは、等光線の概念を適用して、交差平面との傾斜に応じてサーフェスを異なる領域に分割します。
- 等スカロップ法：隣接する２つの加工パス間に生成されるスカロップは一定である。[3] [4]
自由曲面加工の最適化
CAMソフトウェアは一般的に、機械的なプロセスを考慮せずにツールパスを作成します。そのため、工具の損傷、工具のたわみ、表面仕上げの誤差といったリスクが生じます。力を最小化することで、工具寿命を延ばすことができます。送り速度、主軸回転速度、ステップ数、工具径、工具の強度、設定された最大力といったプロセスパラメータを考慮した様々な最適化手法が利用可能です。最適化は、加工時間、工具移動量、生産コストの最小化、あるいは良好な表面仕上げを目的として行うことができます。加工面の効率は、最大スカロップ高さとガウジングによっても考慮されます。ガウジングは、表面精度とテクスチャ仕様の差異の主な原因です。また、部品、表面、工作機械の損傷も引き起こします。スカロップ高さの許容値は、自由曲面の品質を測定するのに役立ちます。適切なトポロジーを選択すれば、パス長は最小になります。CAMソフトウェアでは、 NURBSを選択してサーフェスを作成することは、 CAMソフトウェアのIGESファイルとSTEPファイルの両方で使用できるため、サーフェスを表現するための優れた方法と考えられています。[5]
参照
参考文献
- ^ Lazoglu, I (2009). 「自由曲面加工のためのツールパス最適化」. CIRP Annals - Manufacturing Technology . 58 (2009): 101– 104. doi :10.1016/j.cirp.2009.03.054.
- ^ Ding, S (2003年2月). 「自由曲面加工のための適応型アイソプラナー工具パス生成」.コンピュータ支援設計. 35 (2): 141– 153. doi :10.1016/s0010-4485(02)00048-9.
- ^ Kumar, Rajneesh (2006). 「遺伝的アルゴリズムを用いたCNCアイソスカロップ自由曲面加工の最適化」. International Journal of Machine Tools and Manufacture . 46 ( 7–8 ): 811– 819. doi :10.1016/j.ijmachtools.2005.07.028.
- ^ Lasemi, Ali (2010). 「自由曲面CNC加工における最近の進歩：最新技術レビュー」. Computer-Aided Design . 42 (7): 641– 654. doi :10.1016/j.cad.2010.04.002.
- ^ Poniatowska, Malgorzata (2015). 「3D CAD加工パターンモデルを適用した自由曲面加工誤差補正」. Computer-Aided Design . 62 : 227–235 . doi :10.1016/j.cad.2014.12.003.
