自由曲面加工

製造業において、自由曲面加工とは、均一に平面ではない複雑な表面の加工を指します。自由曲面を最も頻繁に製造する業界は、基本的に航空宇宙、自動車、金型産業、バイオメディカル、タービンブレード製造の電力部門です。通常、この目的には 3 軸または 5 軸のCNCフライス盤が使用されます。自由曲面の製造プロセスは簡単な作業ではありません。現在のCAM技術におけるツールパス生成は一般に幾何学的計算に基づいているため、ツールパスは最適ではありません。また、ジオメトリを明示的に記述できないため、ソリッド構造でのエラーや不連続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、一定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、等光線などのさまざまなツールパス生成方法を使用して加工されます。さまざまな方法は、最適化が必要なパラメーターに基づいて選択されます。^{[1] [2]}

1. 等平面ツールパス法: これは、自由曲面を加工するために使用される最も一般的で堅牢な方法です。このプロセスでは、直交空間内の平行平面とサーフェスの交差によってツールパスが生成されます。
2. 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さまざまな領域に分割します。
3. 等スカロップ法：隣接する２つの加工パス間で生成されるスカロップは一定である。^{[3] [4]}

CAMソフトウェアは、通常、機械プロセスを考慮せずにツール パスを作成します。これにより、ツールの損傷、ツールのたわみ、表面仕上げのエラーが発生するリスクがあります。力を最小にすることで、ツールの寿命を延ばすことができます。送り速度、スピンドル速度、ステップ、ツールの直径、大きさ、最大力のプリセットなどのプロセス パラメータを考慮して、さまざまな最適化方法を使用できます。最適化は、最小の加工時間、最小のツール移動、最小の生産コスト、または良好な表面仕上げのために行うことができます。加工された表面の効率は、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不一致の主な原因です。また、部品、表面、および工作機械に損傷を引き起こします。スカロップ高さの許容差は、自由曲面の品質を測定するのに役立ちます。適切なトポロジを選択すると、パスの長さが最小になります。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 ファイルの両方で受け入れられるため、サーフェスを表現するための優れた方法であると考えられています。^[5]

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