(57)【特許請求の範囲】
【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、
この測定データをコンピュータに送る工程と、
この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、前記コンピュータの記憶手段に記憶されていた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の内側に前記金型モデルの全ての部分を入れ、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、前記金型モデルの製品成形面にこのエンベロープモデルの製品成形面を近接させる工程と、
この近接時において前記コンピュータの演算手段により、金型加工機に先に前記金型素材の基準面を加工させて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ながらこの金型素材の製品成形面の何れの箇所を何れの回数だけ前記金型加工機に加工させるかについての加工データを、前記コンピュータの記憶手段に記憶されている前記金型加工機の加工能力データに基づき演算する工程と、
前記コンピュータで前記金型加工機を前記加工データにより制御して前記金型素材の前記基準面を加工する工程と、
前記コンピュータで前記金型加工機を前記加工データにより制御して前記金型素材の前記製品成形面を加工する工程と、
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】
請求項１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３】
請求項２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４】
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、金型設計データ及び前記金型加工機の加工能力データを記憶する記憶手段と、
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の内側に前記金型モデルの全ての部分を入れ、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操作手段と、
前記接近時において前記金型加工機に先に前記金型素材の基準面を加工させて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ながらこの金型素材の製品成形面の何れの箇所を何れの回数だけ前記金型加工機に加工させるかについての加工データを前記加工能力データに基づき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５】
請求項４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６】
請求項５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７】
請求項４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。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、鋳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、鋳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、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。
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、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、安全サイドの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。
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、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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、
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、
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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の切削部分の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。
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。
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。
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。
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２０Ｂ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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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