射出成形金型の精密仕上げ加工

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。