JPH11114716A - 金型の切削加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外周および底面に切削刃が設けられたフライス
工具と、このフライス工具の金型素材への切削当接時に
その負荷を緩和する緩和手段とを備え、上述のフライス
工具を加工形状に沿って螺旋移動させるスパイラル加工
にて切削当接部分を切削することで、エンドミル等のフ
ライス工具への負荷を抑制しつつ、確実かつ素早く所定
形状に切削加工でき、削り残し（残し代）が少なくなっ
て、次工程での仕上げ加工が容易となる金型の切削加工
方法の提供を目的とする。 【解決手段】金型を形成するためにフライス工具を移動
させて金型素材３を切削する金型の切削加工方法であっ
て、外周および底面に切削刃が設けられたフライス工具
と、上記フライス工具の金型素材３への切削当接時、該
フライス工具への負荷を緩和する緩和手段とを備え、上
記フライス工具を加工形状６に沿って螺旋移動させるス
パイラル加工にて切削当接部分を切削することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金型を形成する
ためにフライス工具を移動させて金型素材を切削するよ
うな金型の切削加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述例の金型の切削加工方法とし
ては例えば、特開平８−２４３８２７号公報に記載の方
法がある。すなわち、ガス溶接後のブランク（素材）か
ら突き加工によって余肉が除去された金型素材９１（図
１０参照）を設け、この金型素材９１に対し少なくとも
一方向の輪郭が曲線である型面９２を形成するためにフ
ライス工具をその切削面と直交する方向に突き出し移動
しつつ切削をする突き加工を、金型素材９１の一方向に
順次繰返して行なう。

【０００３】上述の突き加工を、図１０に軌跡線９３で
示すように、金型素材９１の一方向でその型面９２が最
も深くなる箇所より始めると共に、それ以後の突き加工
毎ににそのストロークエンドにてスライス工具を、一回
前の突き加工で切削した位置まで型面９２の輪郭に沿っ
て斜め下方に移動して切削する所謂斜め突き加工を実行
し、突き加工の終了後において型面９２に対して仕上げ
加工を施して、金型を形成する方法である。

【０００４】この従来の金型の切削加工方法（いわゆる
斜め突き加工方法）によれば、従前の突き加工に見られ
る如き階段状の削り残しがなくなり、仕上げ加工に要す
る時間短縮と切削加工の効率化を図ることができる利点
がある反面、次のような問題点があった。つまり上述の
突き加工に用いられるフライス工具、特にバーチカルミ
ルは本来、上下方向に動かすことを目的に開発された刃
物であるため、斜め突き加工時の加工負荷に対抗すべく
バーチカルミルの軸を太くして、その剛性を上げてい
る。

【０００５】このため、図１１に示すコーナ部９４や溝
形状部９５に対する切削加工には不向きとなり、仮りに
該部９４，９５への切削に上述のバーチカルミルを用い
ると、削り残しが発生する問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、外周および底面に切削刃が設けられたフラ
イス工具と、このフライス工具の金型素材への切削当接
時にその負荷を緩和する緩和手段とを備え、上述のフラ
イス工具を加工形状に沿って螺旋移動させるスパイラル
加工にて切削当接部分を切削することで、エンドミル等
のフライス工具への負荷を抑制しつつ、確実かつ素早く
所定形状に切削加工でき、削り残し（残し代）が少なく
なって、次工程での仕上げ加工が容易となる金型の切削
加工方法の提供を目的とする。

【０００７】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、輪郭が曲線である金
型形状に加工する時、この曲線形状に沿って上述のフラ
イス工具を螺旋移動させてスパイラル加工することで、
削り残しをより一層少なくすることができる金型の切削
加工方法の提供を目的とする。

【０００８】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の目的と併せて、フライス工
具を斜め上方から斜め下方へ移動させて切削を開始する
ことで、フライス工具の軸に対する曲げ方向の負荷付勢
が小さく、切削開始時におけるフライス工具への抵抗の
低減を図ることができる金型の切削加工方法の提供を目
的とする。

【０００９】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の目的と併せて、フライス工
具による切削を曲率の大きい箇所（カーブの緩やかな部
位）から開始することで、切削開始時におけるフライス
工具への負荷低減を図ることができる金型の切削加工方
法の提供を目的とする。

【００１０】この発明の請求項５記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の目的と併せて、切削当接時
においてフライス工具の移動速度をその他切削時に比し
て低減することで、切削開始時におけるフライス工具へ
の負荷軽減を図ることができる金型の切削加工方法の提
供を目的とする。

【００１１】この発明の請求項６記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の目的と併せて、上述のフラ
イス工具の螺旋移動における一周回中で、斜め上方への
移動を加工形状に沿う軌跡と成すことで、斜め下方への
移動に対して斜め上方への移動の方が移動軌跡勾配が緩
やかとなり、フライス工具の軸に対する曲げ方向の負荷
付勢が可及的小さくなって、円滑な切削加工を実行する
ことができる金型の切削加工方法の提供を目的とする。

【００１２】この発明の請求項７記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の目的と併せて、フライス工
具による最終の切削は加工形状に沿って一周回すること
で、削り残し（残し代）をさらに僅少とすることがで
き、後加工の容易化を達成することができる金型の切削
加工方法の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、金型を形成するためにフライス工具を移動さ
せて金型素材を切削する金型の切削加工方法であって、
外周および底面に切削刃が設けられたフライス工具と、
上記フライス工具の金型素材への切削当接時、該フライ
ス工具への負荷を緩和する緩和手段とを備え、上記フラ
イス工具を加工形状に沿って螺旋移動させるスパイラル
加工にて切削当接部分を切削する金型の切削加工方法で
あることを特徴とする。

【００１４】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、輪郭が曲線である金
型形状に加工する金型の切削加工方法であって、該曲線
形状に沿って上記フライス工具を螺旋移動させてスパイ
ラル加工する金型の切削加工方法であることを特徴とす
る。

【００１５】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の構成と併せて、上記緩和手
段はフライス工具を斜め上方から斜め下方へ移動させて
切削を開始する金型の切削加工方法であることを特徴と
する。

【００１６】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の構成と併せて、上記緩和手
段はフライス工具による切削を曲率の大きい箇所から開
始する金型の切削加工方法であることを特徴とする。

【００１７】この発明の請求項５記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の構成と併せて、上記緩和手
段は切削当接時においてフライス工具の移動速度をその
他切削時に比して低減する金型の切削加工方法であるこ
とを特徴とする。

【００１８】この発明の請求項６記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の構成と併せて、上記フライ
ス工具の螺旋移動における一周回中で、斜め上方への移
動を加工形状に沿う軌跡と成した金型の切削加工方法で
あることを特徴とする。

【００１９】この発明の請求項７記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の構成と併せて、上記フライ
ス工具による最終の切削は加工形状に沿って一周回する
金型の切削加工方法であることを特徴とする。

【００２０】

【発明の作用及び効果】この発明の請求項１記載の発明
によれば、外周および底面に切削刃が設けられたフライ
ス工具の金型素材への切削当接時（なかんずくファース
トタッチ時前後）に上述の緩和手段は該フライス工具へ
の負荷を緩和する。しかも上述のフライス工具を加工形
状に沿って切り込みながら螺旋移動させるスパイラル加
工により切削するので、切削当接時以降におけるフライ
ス工具の切削刃と金型素材との当たりが均一化した状態
つまりフライス工具への負荷が低減した状態で切削を継
続でき、エンドミル等のフライス工具への負荷を抑制し
つつ、確実かつ素早く所定形状に切削加工を行なうこと
ができ、削り残し（残し代）が少なくなって、次工程で
の仕上げ加工が容易となる効果がある。また上述のスパ
イラル加工によりフライス工具としては小径のエンドミ
ルを用いることが可能となるので、突き加工に用いられ
るバーチカルミルと異なり、コーナ部や溝形状部に対す
る切削加工をも容易に行なうことができる。

【００２１】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、輪郭が曲線で
ある金型形状に加工する時、この曲線形状に沿って上述
のフライス工具を螺旋移動させてスパイラル加工するの
で、削り残しをより一層少なくすることができる効果が
ある。

【００２２】この発明の請求項３記載の発明によれば、
上記請求項１または２記載の発明の効果と併せて、上述
の緩和手段はフライス工具を斜め上方から斜め下方へ移
動させて切削を開始するので、フライス工具の軸に対す
る曲げ方向の負荷付勢が小さくなり、切削開始時におけ
るフライス工具への抵抗の低減を図ることができる効果
がある。因に、フライス工具を上述の逆に斜め下方から
斜め上方に移動させて切削を開始した場合には、フライ
ス工具の軸に対して曲げ方向の負荷付勢が大きくなる
が、上記方法によりフライス工具の軸に対する曲げ応力
発生を大幅に低減することができる。

【００２３】この発明の請求項４記載の発明によれば、
上記請求項１または２記載の発明の効果と併せて、上述
の緩和手段はフライス工具による切削を曲率の大きい箇
所（カーブの緩やかな部位）から開始するので、切削開
始時におけるフライス工具への負荷低減を図ることがで
きる効果がある。

【００２４】この発明の請求項５記載の発明によれば、
上記請求項１または２記載の発明の効果と併せて、上述
の緩和手段は切削当接時においてフライス工具の移動速
度をその他の切削時と比較して低減するので、切削開始
時におけるフライス工具への負荷軽減を図ることができ
る効果がある。

【００２５】この発明の請求項６記載の発明によれば、
上記請求項１または２記載の発明の効果と併せて、上述
のフライス工具の螺旋移動における一周回中で、斜め上
方への移動を加工形状に沿う軌跡と成したので、一定の
切り込み量で切削加工を行なう場合、斜め下方への移動
に対して斜め上方への移動の方が移動軌跡の勾配が緩や
かになる。このため、フライス工具の軸に対して付勢さ
れる曲げ方向の負荷が可及的小さくなって、円滑な切削
加工を実行することができる効果がある。

【００２６】この発明の請求項７記載の発明によれば、
上記請求項１または２記載の発明の効果と併せて、上述
のフライス工具による最終の切削は加工形状に沿って一
周回するので、削り残し（残し代）をさらに僅少とする
ことができて、後加工の容易化を達成することができる
効果がある。

【００２７】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は金型の切削加工方法の一例として車両の
プラスチックバンパを成形するために用いられる金型の
切削加工方法を示す。

【００２８】まず図１に示す如く鋼材をガス溶断した金
型素材１を設ける。図面では図示の便宜上、その一部分
を示すが、この金型素材１はプラスチックバンパの車幅
方向に延びる中央部と対応する水平部１ａと、プラスチ
ックバンパの左右両端部に対応した垂直部１ｂ，１ｂと
を備えて、その全体形状が略Ｕ字状に形成されたもので
ある。次に図１に示す金型素材１をフライス工具として
のバーチカルミルを用いて同図の矢印Ａ，Ｂ方向から突
き加工し、図２に示すような第１の大荒加工終了後の金
型素材２に切削加工する。

【００２９】次に図２に示す金型素材２をフライス工具
としてのバーチカルミルを用いて、主として同図の矢印
Ｃ方向から突き加工し、図３に示すよう第２の大荒加工
終了後の金型素材３に切削加工する。ここまでの段階で
大半（例えば９０％）の余肉が除去される。

【００３０】次に図３に示す金型素材３を本発明の金型
の切削加工方法（形状沿いスパイラル加工）により切削
加工する。なお、以下の説明においては図３のＥ部（図
１１の溝形状部９５に相当する深掘り部分）の突き残し
加工について詳述するが、図３の他の部分にあっても本
発明の金型の切削加工方法が適用できることは勿論であ
る。

【００３１】図４、図５は本発明の金型の切削加工方法
に用いられるフライス工具としてのエンドミル４を示
し、このエンドミル４は軸５の下部に主刃６と副刃７と
を備え、これらの各切削刃６，７はその外周および底面
が刃面に設定されると共に、切屑排出用の逃げ部８，８
を備えている。つまり主刃６は半径にわたって延びる底
面をもち、副刃７は軸心からの所定間隔をあけて外周ま
で延びる底面をもっている。このため切削波の熱逃げが
困難な加工においても上述の所定間隔をあけることで、
熱逃げにより熱負荷の低減を図ることができる。

【００３２】図３に示すＥ部のうち深掘り部ｅは図６に
示すように最終的に極小かつ均一な残し代ａを残して輪
郭が曲線である型面９（金型形状）に仕上げ加工される
ものである。

【００３３】そこで、上述のエンドミル４を図６、図７
に示す螺旋軌跡ｂに沿って移動させるスパイラル加工に
より主刃６と副刃７とが当接する切削当接部分を切削す
るが、この場合、上述の型面９上の曲線１０の形状に沿
ってエンドミル４を一定の切り込み量で螺旋移動させて
スパイラル加工する。換言すれば、上述のエンドミル４
を螺旋軌跡ｂに沿って移動させながら常に角度をもった
アプローチなしの加工を行なう。

【００３４】ＮＣ制御される上述のエンドミル４は約６
００〜１０００rpm で回転しながら、螺旋軌跡ｂに沿っ
て移動速度約２００〜３００mm/minで移動するが、切削
当時においてはエンドミル４の移動速度をその他切削時
に比して低速に設定すると共に、エンドミル４を図６、
図７、図８に示すように斜め上方から斜め下方へ移動さ
せて切削を開始する。なお、切削当接時（なかんずくフ
ァーストタッチ時前後）において低速に設定されたエン
ドミル４はその加工が安定した後、通常の移動速度（約
２００〜３００mm/min）で移動する。

【００３５】つまり、切削当接時において図８に示すよ
うに斜め上方から斜め下方へエンドミル４を移動させて
切削を開始すると、主刃６および副刃７の外周と底面と
が深掘り部ｅに接触し、エンドミル４の軸５に対する曲
げ方向の負荷付勢力が小さくなって、切削開始時におけ
るエンドミル４への抵抗の低減を図ることができる。

【００３６】因に、切削当時において図９に示すように
斜め下方から斜め上方へエンドミル４を移動させて切削
を開始すると、主刃６および副刃７の外周のみが深掘り
部ｅに接触し、エンドミル４の軸５に対する曲げ方向の
負荷付勢力が大となるので、これを解消するために切削
当接時においては図８の構成を採用する。

【００３７】しかも、上述のエンドミル４を図６、図７
に示す螺旋軌跡ｂに沿って螺旋移動させる時、この螺旋
移動における一周回中で、斜め上方への移動（図６、図
７、図９の左方から右方へのスラント移動）を加工形状
の曲線１０と平行になる軌跡に設定している。

【００３８】つまり、斜め上方への移動を加工形状に沿
う軌跡と成すことで、一定の切り込み量にて切削加工を
行なう場合、斜め下方への移動（図６、図７、図８の右
方から左方へのスラント移動）に対して斜め上方への移
動の方が移動軌跡の勾配が緩やかになり、このため、図
９にも示すようにエンドミル４の軸５に対して付勢され
る曲げ方向の負荷が可及的小さくなって、円滑な切削加
工を実行することができる。

【００３９】そこで、図３に示す第２の大中荒加工終了
後の金型素材３において上述の深掘り部ｅを切削加工す
る場合、ＮＣ制御されるエンドミル４を図６、図７の斜
め上方のポイントｂ０にセットし、約６００〜１０００
rpm で回転させつつ螺旋軌跡ｂに沿って斜め下方へ移動
させながら一定の切り込み量で深掘り部ｅを切削する。

【００４０】エンドミル４が斜め下方の軌跡端ｂ１に達
すると、深掘り部ｅの形状に対応してエンドミル４を横
方向に移動させた後に、このエンドミル４の緩勾配の軌
跡に沿って斜め下方から斜め上方へ移動させながら一定
の切り込み量で深掘り部ｅを再び切削し、この螺旋移動
における一周回で、加工形状に対応する螺旋エリア全域
（１つの加工部位の全域）を切削する。

【００４１】エンドミル４が斜め上方の軌跡端ｂ２に達
し、このエンドミル４の螺旋移動における一周回が終了
すると、以下、上述と同様の操作を繰返して、螺旋軌跡
ｂに沿う一定の切込みを複数周回実行し、エンドミル４
による最終の切削は加工形状の曲線１０に沿って一周回
する。なお、上述のような形状沿いスパイラル加工が終
了した金型素材は、次工程において残し代ａを完全に除
去する仕上げ加工が施されて、プラスチックバンパ成形
用の金型となる。

【００４２】このように上記実施例の金型の切削加工方
法によれば、外周および底面に切削刃（主刃６、副刃７
参照）が設けられたフライス工具（エンドミル４参照）
の金型素材３への切削当接時に上述の緩和手段は該フラ
イス工具（エンドミル４参照）への負荷を緩和する。し
かも上述のフライス工具（エンドミル４参照）を螺旋軌
跡ｂに沿って切り込みながら移動させるスパイラル加工
により切削当接部分を切削するので、フライス工具（エ
ンドミル４参照）への負荷を抑制しつつ、確実かつ素早
く所定形状に切削加工を行なうことができ、削り残し
（残し代）が少なくなって、次工程での仕上げ加工が容
易となる効果がある。また上述のスパイラル加工により
フライス工具としては小径のエンドミル４を用いること
が可能となるので、突き加工に用いられるバーチカルミ
ルと異なり、コーナ部や溝形状部に対する切削加工をも
容易に行なうことができる。

【００４３】さらに、輪郭が曲線である金型形状（型面
９参照）に加工する時、この曲線形状（型面９上の曲線
１０の形状参照）に沿って上述のフライス工具（エンド
ミル４参照）を螺旋移動させてスパイラル加工するの
で、削り残しをより一層少なくすることができる効果が
あるうえ、製品形状の曲面に対応して一定の切り込み量
で螺旋状に加工できるため、エアカットが少なく、加工
効率の向上を図ることができる。

【００４４】加えて、上述の緩和手段はフライス工具
（エンドミル４参照）を図８に示す如く斜め上方から斜
め下方へ移動させて切削を開始するので、フライス工具
（エンドミル４参照）の軸５に対する曲げ方向の負荷付
勢が小さくなり、切削開始時におけるフライス工具（エ
ンドミル４参照）への抵抗の低減を図ることができる効
果がある。因に、エンドミル４を上述の逆に斜め下方か
ら斜め上方に移動させて切削を開始した場合には、エン
ドミル４の軸５に対して曲げ方向の負荷付勢が大きくな
るが、上記方法によりエンドミル４の軸５に対する曲げ
応力発生を大幅に低減することができる。

【００４５】また、上述の緩和手段は切削当接時におい
てフライス工具（エンドミル４参照）の移動速度をその
他の切削時と比較して低減するので、切削開始時におけ
るフライス工具（エンドミル４参照）への負荷軽減を図
ることができる効果がある。

【００４６】さらに、上述のフライス工具（エンドミル
４参照）の螺旋移動における一周回中で、斜め上方への
移動（図９参照）を加工形状に沿う軌跡と成したので、
一定の切り込み量で切削加工を行なう場合、斜め下方へ
の移動（図８参照）に対して斜め上方への移動（図９参
照）の方が移動軌跡の勾配が緩やかになる。このため、
フライス工具（エンドミル４参照）の軸５に対して付勢
される曲げ方向の負荷が可及的小さくなって、円滑な切
削加工を実行することができる効果がある。

【００４７】さらにまた、上述のフライス工具（エンド
ミル４参照）による最終の切削は加工形状に沿って一周
回するので、削り残し（残し代）をさらに僅少とするこ
とができて、中荒加工の容易化を達成することができる
効果がある。

【００４８】一方、上述の緩和手段としてはフライス工
具（エンドミル４参照）による切削を曲率の大きい箇所
（カーブの緩やかな部位）から開始する手段を用いても
よく、このように構成しても切削開始時におけるフライ
ス工具（エンドミル４参照）への負荷低減を図ることが
できる効果がある。

【００４９】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の金型は、実施例のプラスチックバ
ンパ成形用の金型に対応し、以下同様に、切削刃は、主
刃６および副刃７に対応し、フライス工具は、エンドミ
ル４に対応するも、この発明は上記実施例の構成のみに
限定されるものではない。

【００５０】例えば上記実施例においては深掘り部ｅを
形状沿いスパイラル加工するのに適した螺旋軌跡ｂを例
示したが、この螺旋軌跡ｂのパターンは切削加工部位に
適した任意のパターンに選定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の金型の切削加工方法に用いられるガ
ス溶断後の金型素材の斜視図。

【図２】 第１の大荒加工終了後の金型素材の概略斜視
図。

【図３】 第２の大荒加工終了後の金型素材の概略斜視
図。

【図４】 本発明の金型の切削加工方法に用いるエンド
ミルの部分正面図。

【図５】 エンドミルの底面図。

【図６】 本発明の金型の切削加工方法を示す説明図。

【図７】 エンドミルの螺旋軌跡を示す説明図。

【図８】 斜め上方から斜め下方への移動を示す説明
図。

【図９】 斜め下方から斜め上方への移動を示す説明
図。

【図１０】 従来の斜め突き加工方法を示す説明図。

【図１１】 従来方法による削り鋸視を示す断面図。

【符号の説明】

３…金型素材 ４…エンドミル（フライス工具） ６…主刃（切削刃） ７…副刃（切削刃） ｂ…螺旋軌跡

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型を形成するためにフライス工具を移動
   させて金型素材を切削する金型の切削加工方法であっ
   て、外周および底面に切削刃が設けられたフライス工具
   と、上記フライス工具の金型素材への切削当接時、該フ
   ライス工具への負荷を緩和する緩和手段とを備え、上記
   フライス工具を加工形状に沿って螺旋移動させるスパイ
   ラル加工にて切削当接部分を切削する金型の切削加工方
   法。
2. 【請求項２】輪郭が曲線である金型形状に加工する金型
   の切削加工方法であって、該曲線形状に沿って上記フラ
   イス工具を螺旋移動させてスパイラル加工する請求項１
   記載の金型の切削加工方法。
3. 【請求項３】上記緩和手段はフライス工具を斜め上方か
   ら斜め下方へ移動させて切削を開始する請求項１または
   ２記載の金型の切削加工方法。
4. 【請求項４】上記緩和手段はフライス工具による切削を
   曲率の大きい箇所から開始する請求項１または２記載の
   金型の切削加工方法。
5. 【請求項５】上記緩和手段は切削当接時においてフライ
   ス工具の移動速度をその他切削時に比して低減する請求
   項１または２記載の金型の切削加工方法。
6. 【請求項６】上記フライス工具の螺旋移動における一周
   回中で、斜め上方への移動を加工形状に沿う軌跡と成し
   た請求項１または２記載の金型の切削加工方法。
7. 【請求項７】上記フライス工具による最終の切削は加工
   形状に沿って一周回する請求項１または２記載の金型の
   切削加工方法。