射出成形金型の精密仕上げ加工 隈元 康一＊１ KUMAMOTO Koichi １．はじめに 総合制作実習の課題として射出成形金型の製作に取 り組むが，機械加工後の手仕上げ加工を容易にするため の加工条件を検討する。また CAD/CAM によるモデリ ング及びパス作成，マシニングセンタによる高速加工， 金型製作までを一貫して行い，製品が出来るまでの流れ を知るとともに高速加工と金型についての知識を深める． ２．CAD/CAM ２．１ CAD によるモデリング 図１に CAD によるモデリングの流れを示す。 ２．３ 抜き勾配の設定 金型のコアとキャビティには抜き勾配という傾斜が 付けられている．抜き勾配の役割は射出成形後に固化し たプラスチックが金型から離れ易くするための工夫であ る．一般に抜き勾配は 1°以上あれば良いようだが，今 回は確実に取り外しができるように 5°の勾配をつけて 抜き勾配の設定を行った。 成形部品の抜き勾配が足りない場合，金型から成形部 品が抜けずに残ってしまう離型不良という現象が起きる． 成形機を停止せずに次の成形プロセスに入り，部品を金 型に残したまま溶けた樹脂を注入してしまうと，金型を 破損させてしまう場合もある．適切な抜き勾配を設定す ることでスムーズかつ，傷つけずに成形品を取り外すこ とが出来る． 図２に完成したマウス形状の金型を示す。 図２ マウス形状の金型 図 1 モデリングの流れ ① ② ③ ④ 勾配をつけて，押し出し フィレット サーフェスカット 可変フィレット（R を変化させながらフィレット） ２．２ パーティングラインの設定 パーティングラインとはコアとキャビティの境界のこ とで，成形物の分割部分にあたる． 通常，パーティングラインは美観などの面からなるべく 目立たなくするため，部品のどこにパーティングライン を配置するかを決める必要がある．今回は上下 2 分割に なる位置にパーティングラインを設定した。 *1 千葉職業能力開発短期大学校成田校 生産技術科 〒286-0045 千葉県成田市並木町 221-20 ２．４ CAM による加工パスの作成 図３に CAM による加工パスの作成の流れを示す。 図３ 加工パスの流れ 荒加工では超硬の R５ボールエンドミル、中・仕上げ 加工では超硬の R３ボールエンドミルの工具を使用した。 ３．切削加工条件 ことが出来る。 ３．１ 切削条件表 金型を製作した切削加工条件を表１にまとめた。また 図４に荒加工後の製品を示す。 PfP 8Rh （mm） P：ピックフィード（mm） R：ボールエンドミルの半径（mm） h：カプス高さ（mm） （１） 表１ 切削加工条件 荒加工 中仕上げ 仕上げ ボールエンドミル R5 R3 R3 Ad ( mm) 0.8 0.3 0.1 Rd ( mm) fz (mm/刃) 5 0.5 0.15 0.1 0.1 0.15 F (mm/min) 2000 2400 1800 V (m/min) 314 226 226 N (min-1) 10000 12000 12000 今回仕上げ加工ではカプス高さは h= 0.001mm で設 定し、その値を（１）式に代入すると Pf = 0.15mm とな り、fz = Pf コンセプトより一刃当たりの送りは fz = 0.15mm となる。 クーラントを吐出して冷却する通常の切削加工に対 し，高速加工はドライカットと呼ばれるクーラントを使 用しない加工方法で切削加工を行う．切り込みが少ない ことで切削により発する熱のほとんどが切り屑に逃げる ため、エアブロー(空気の墳射)により冷却される．また 切り屑の除去も同時に行うことができる． ３．３ 被削材による切削面の違い 今回使用した被削材は、SS400 と NAK80 の２種類を 使用した。図６にその切削面を示す。 図４ 等高線荒加工後のコア形状 ３．２ fz = Pf コンセプト 金型の仕上げ加工をボールエンドミルで行う場合，一 刃当たりの送り（fz）と，径方向の切り込み（ピックフ ィード） （Pf）を同一の値にして削る．従来の加工条件の ままで小さいピックフィードで加工すると，時間がかか り過ぎて加工能率や工具寿命が落ちてしまう。その解決 手段として高速回転、高速送り条件での加工を施すが、 fz = Pf とすることで加工面は山が明瞭で(はっきりして いて)対象な表面精状になるため，加工後の磨き作業が非 常に容易となる． 図５に fz = Pf コンセプトの概念図を示す。 図５ ピックフィードと送り方向の関係 ３．３ ピックフィードとカプス高さの関係 ピックフィードとカプス高さの関係は下記の式で表す (a) SS400 (b) NAK80 図６ 被削材による切削面の違い （a）の SS400 の被削材では底面部がむしれたような面 肌になり光沢は見られなかったが、 （b）の NAK80 の被 削材は加工面に光沢があり、 むしれ面は見られなかった。 ４．おわりに 総合制作実習の課題として金型製作に取組んだが、 CAD/CAM を使用してモデリングや NC プログラムの 作成を行い、マシニングセンタにより実加工を実施する など、ものづくりの流れを学生と一緒に体感できて非常 に楽しく製作することができた。学生の意見に傾聴し実 行してみると思わぬ発見があり、そのような考え方があ るのかなど感心する場面も多々あった。 今後も学生と一緒に意見交換をしながらものづくりの 楽しさを体感していきたい。
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