一部の CAD ツールが製造性の結果を考慮した自動設計を実現する仕組み

Mar 03, 2024

CNC コントローラはかつて、プログラムの保存と呼び出しにパンチされた紙テープを使用していました。 テープの長さが重要でした。 短い方が良かったです。 ナタゴルブニチャ/iStock/Getty Images Plus

1970 年代後半、私は G コードの固定サイクル、つまり CNC 装置の反復操作の実行を支援する固定プログラミング命令を使って遊んでお金をもらいました。 紙テープの長さはプログラムの品質の 1 つの尺度でした。

標準の缶詰ペッキング サイクルに加えて、CNC はボルト穴の円、穴の線、あらゆる種類の曲線パターンのブランド固有の G コードを備えていました (そして現在でも機能しています)。 プログラムがパンチされた紙テープに保存されリコールされていた時代、製造業者による G コード マクロと固定サイクルの使用は重要でした。

G コードを効果的に使用するために、CNC プログラマーはパターンを認識し、コントローラーの機能を活用できるようにコーディングしました。 正直に言うと、私は CAM があまり得意ではなくなりました。 ソフトウェアは過去数十年にわたって改良され、私の紙テープのスキルはバグだらけの鞭の山に追いやられました。

このキビッツァーの観点から見ると、CAM アプリが G コードを自動的に生成すると、単純な X、Y、Z の移動が結果として発生する可能性があります。 プログラマーは、コントローラーやポストプロセッサーの特定のブランド、パターンの認識、プログラムの長さを気にする必要はありません。 （昔の人たちは立ち止まって笑います。）

主流の 3D CAD の領域では、押し出しはモデリング プロセス全体の小さな部分であり、CAM での G-01 XYZ 移動に相当します。 CAD では、十分なボスとカットがあれば、おそらくモデルを作成できます。 十分な X、Y、Z の移動と工具の変更により、パーツを彫刻できる可能性があります。

CAM と CAD ツールの類似性をさらに高めるために、この CAD ジョッキーは、G コードの固定サイクルと同様に効率を高め、モデリングの労力を軽減する CAD 操作について説明したいと考えています。 例として、ソリッド プロファイルのカット スイープを考えてみましょう。

図 1 は、部品の 3 つのバージョンの断面図を示しています。 湾曲したスロットは、押し出し、フィレット、またはスイープのいずれかのバージョンの違いです。 図 1 の左側では、単純な Cut-Extrude が開始点として使用され、次に Move-Face を使用して床が回転されます。 ただし、これは基本的な CAD モデリングです。 結果として得られる 3D モデルは、回転カッターで加工するのが困難になります。

製造可能性を考慮した設計の問題に対処するには、チャネルのエッジをフィレットすることができます。 結果は、ボールミルで彫れるようなもののように見えます。 ただし、ペアの各フィレットは別のパスをたどっており、ボール ミルによる 1 回のパスで残るものとはまったく異なります。

この問題に対処するために、図 1 の右端のモデルは、単一のパスに沿ったソリッド ボディ (回転カッターを表す) のスイープを使用して作成されました。 これにより、エンドミルと同じように材料が除去されます。

図 2A は、ソリッド プロファイルを使用したカットスイープの機能マネージャーの設定を示しています。 [Solid Profile] を選択するためのラジオボタン設定に注意してください。 このオプションが機能するには、最初にツール本体が存在する必要があります。 そこで、ツール本体をモデル化するために後戻りします。 実際には、CAD ジョッキーは必要なモデリングの順序を知っています。

図 1. 螺旋溝の 3 つのモデリング技術の比較を示します。 左側は、カット押し出し/回転面。 中央はフィレットが追加されたモデルです。 右側は、製造容易性を考慮した設計を念頭に置いて、スイープされたツールボディでモデル化された例です。

図 2B は、回転スケッチからツール ボディを作成するためのセットアップを示しています。 [結果のマージ] の設定 (オフ) により、切削ツールに必要な別のボディが作成されることに注意してください。 図２Ｂに示されるツール本体は、ボールミルに似た丸みを帯びた端部を有する。 ツール本体の制限の 1 つは、それがトレンチ ツールであることです。 一部のボール ミルのようなアンダーカット (細いステム) を持つことはできません。心に留めておくべきもう 1 つの考慮事項は、ツールがたどるパスの開始点です。 開始点は、回転したツール ボディの作成に使用される平面と一致する必要があります。

ボール ミル、ラジアス カッター、面取りカッターも同じ方法でモデル化されます。 図 2C は、平面エンドミルが螺旋溝をどのように切削するかを示しています。 カッターが螺旋を下って移動するとき、回転するブレードが接線方向に通過するため、溝の底は平らではありません。