CAD/CAM - いわき明星大学

CAD/CAM
出席４０点満点
課題・テストなど６０点満点
（併進科目（前期）「NC プログラミング」
（関連科目（後期）「CAD 演習」）
次のようにネットワークから講義メモをダウンロード
高研究室ホームページ：http://www.iwakimu.ac.jp/~sandelab/
あるいは、本大学ホームページからのアクセス：
学部大学院
⇒
⇒
科学技術学部
機械システムコース
担当科目
⇒
科学技術学科
教員紹介
三徳
⇒
３年生「CAD/CAM」をマウス右クリ
⇒
ック⇒
対象をファイルに保存
CAD-CAM.pdf”名前付け保存
⇒
研究室のホームページ
⇒
高
教員紹介
⇒
⇒
⇒
ディスクトップに”
保存した CAD-CAM.pdf を開く
[CAD 利用技術者資格試験]の案内
日本コンピュータソフトウェア協会の CAD 利用技術者試験のページ
http://www.csaj.jp/cad/
を参照して受験申込：
☆CAD 利用技術者基礎試験
☆2D CAD 利用技術者試験１級、２級
☆3D CAD 利用技術者試験１級、準１級、２級
合格者の例：
1
2
3
4
第 1 章：ＣＡＤ／ＣＡＭ概論
5
CAD の例（１）コンピュータハードディスクのブラケット
２D 図面（設計）
３D モデル（モデリング）
6
（２）生活支援型ロボットの軸プーリ
２D 図面
３D モデル
7
8
粒子法(MPS）
MPS (Moving Particle
Semi-implicit method） Implicit:
陰関数で表示の
(1)有限差分法
有限差分法は、歴史的に最も古い解析方法である。下図に示すような解析の対
象領域を考え、差分格子（計算格子）と呼ばれる直交格子を重ね合わせて分割し
たモデルを対象に、その微分方程式を差分近似して、階段方程式とよばれる連立
一次代数方程式に変換して解く方法である。図（b）に示す差分によって微分係数
を近似して、差分格子点に関する代数方程式を導いて解く。この方法は、分かり
やすい近似に基づいているが、任意の形状を取ったり、複雑な境界条件を処理す
ることが難しい、というデメリットを持っている。
9
(2)有限要素法
有限要素法は、下図に示すような解析の対象とする領域を、図(b)のようにブロ
ック、たとえば三角形状（または四角形、３次元の場合四面体、六面体）に細か
く分割する。この三角形状の小部分（ブロック）を要素(Element)、または、メッ
シュという。見方を変えれば、ある物体は有限個の要素で構成されたことになる。
せってん
たとえば、要素の節点間は図(c)に示すようにバネとしてモデル化し、ある要素に
作用したある外力 f はそれぞれの節点を通して図 (d)に示すように全体の要素に
それぞれ伝達されると仮定する。このときのバネの係数 k は要素剛性マトリック
スで表され、節点の変位ｘとそこに生じる力の関係から理論的に求められる。ま
た、力のつリ合い状態にあるとき、そのポテンシャル・エネルギーは最小になる
というエネルギー原理からつり合い方程式を得る。こうして、それぞれの要素に
ついての一次方程式が得られる。具体的には、1 つの要素に 3 つの一次方程式が得
られる。言い換えれば、複雑な問題を近似化して、簡単な一次方程式にして解決
する方法が有限要素法である。
(3)境界要素法
境界要素法は、有限要素法とほぼ同時に研究されていたが、境界要素法という
名で用いられるようになったのは 1970 年代後半からである｡有限差分法および有
限要素法のいずれも解析対象は領域全体であった。これに対して境界要素法は、
下図（a）に示すように解析の対象は領域の境界だけである。よって、解析のため
の要素分割は図（b）のように境界要素と節点を境界だけで済むことができ、領域
内部の解析は境界の解析結果を使って後から行うことができる。このように、境
10
界要素法では境界だけを要素分割すれば良いので、問題の次元を１つ下げて取り
扱える。よって、入力すべきデータの量を削減できるメリットがあるので、デー
タ量の多い問題などではその手間と時間の短縮に有効であることから、近年よく
用いられている。また、対象領域の形状を要素分割するという点では有限要素法
と類似するが、積分方程式を離散化の対象とする点で基本的に異なる。
（４）粒子法
東京大学大学院工学系研究科、越塚誠一教授が独自に開発した新しい流体シミ
ュレーション手法である。従来の流体シミュレーション手法のほとんどはシミュ
レーションの前提としてメッシュを必要とするため、メッシュ生成作業が解析作
業そのものよりも煩雑で多大な時間を要したり、水面の大きな変化にメッシュ生
成が追随できない等の問題がある。それに対し、粒子法ではメッシュの代わりに
粒子を用い粒子間相互作用モデルを使って流体の計算を行うため、自由表面流れ
や流体の分裂・合体を安定に精度良く解析することができる。
現在では、土木、造船、自動車、機械、原子力等の各分野で幅広く適用され、
その有効性と信頼性が確認されている。特に、津波（つなみ）、高潮（たかしお)、
11
河川（かせん）氾濫、都市型水害、土石（どせき）流など水面が激しく変化する
現象や、打込水、砕波、スラミング、スロッシング等の解析に威力を発揮する。
従来の連成解析の多くは煩雑な処理が必要で解析も不安定になりがちであった。
粒子法では、流体と構造物を統一した粒子モデルで扱うため、一つの解析プログ
ラムで精度よく安定にシミュレーションを行うことができます。
（FEM ソフト）
12
CAE の例
－プレス工業の HP を説明する
(COSMOS/M ソフト)
(MARC ソフト)
13
(ANSYS ソフト)
(ANSYS ソフト)
14
製品
3 次元測定機→
(NC 装置の OS)
15
16
CAM の例：
NC カッタパスと加工シミュレーション(MasterCAM ソフト)
17
(MasterCAM ソフト)
18
(HyperMILL ソフト)
19
(MasterCAM ソフト)
20
Electron
21
５．CAD/CAM のデータ変換
CAD/CAE/CAM の世界での大きな障害の１つは、異なるシステムで使われているデ
ータフォーマットの多様性にある。
CAT
データフォーマットの問題を解決するため、以下の中間データファイル（データ規格 or
データ標準）が使用されている。
①
DXF 「Drawing eXchange Format」
図面データ交換ファイル(＊．dxf, ＊．DXF)
主に 2 次元図面対象、 場合により 3 次元サーフエースモデルも対応
②
IGES「Initial Graphic Exchange Specification」
基本図形データ交換規格(＊.igs, ＊.IGS,)又は(＊.iges, ＊.IGES)2 次元
図面や 3 次元サーフエースモデル対象、場合によりソリッドモデルも対応
③
STEP「STandard for the Exchange of Product model data」
製品モデルデータ交換標準(＊．stp, ＊．STP)又は(＊．step , ＊．STEP)
2 次元図面や 3 次元サーフエースモデル、ソリッドモデル対象、公差、材
質や表面仕上げといった変数や機能上のことにも対応
22
第２章 2 次元 CAD（作図）
2.1 CAD の歴史（≒コンピュータの発展の歴史）
1950 年代：図形処理の研究（はじめてのＣＧ）
1960 年代：1963 年、米国ＭＩＴ（マサチューセッツ工科大学）の
SKETCHPAD 誕生：
ライトペン
→
CRT グラフィック対話型の図形描画
システム（線、線の組合、移動）（２Ｄ）
1963 年、米国 GM（ゼネラル・モーターズ）社の DAC
(Design Augmented by Computer)-1 誕生：ワイヤーフレー
ムモデル(Wire-frame model) （３Ｄ）
1965 年：米国 Lockheed（ロッキード）社、航空機設計・
製造 CADAM(Computer Aided Design and Manufacturing)
システム誕生：サーフエースモデル(Surface model)（３Ｄ）
そのあとのＣＡＤシステム:
ソリッドモデル(Solid model)、
自由曲面モデル(Free-form surface model )
ファチャ ベースパラメトリックモデル
（feature-based parametric model）
23
２.２
CAD システムのインターフェース
（GUI：Graphics User Interface）
（１）メニュー、特にヘルプ
（２）アイコン・ツールバー
（３）ブラウザ（デザイン履歴表示、検索）
（４）ビュー
（５）メッセージ・ガイダンス
（６）ダイアログボックス・ミニダイアログボックス
（７）キーボートショートカット
（８）マウス（左・右クリック、ダブルクリック、ド
ラッグ、Shift や Ctrl キーとの併用）
（９）インプット・アウトプットデータファイル
XDF、IGES、STEP など
マウスの使い方：
左ボタンクリック
Ctrl＋左ボタンクリック
左ボタンドラッグしてボックスを描く
左ボタンダブルクリック
中ボタン（ホイル）クリック
24
中ボタン回転
中ボタン押したままドラッグ：
Ｓｈｉｆｔキー＋中ボタン押したままドラッグ
キーボードの使い方：
Ｄｅｌｅｔｅキー
Ｃｔｒｌ＋ｚキー
Ｃｔｒｌ＋ｙキー
Esc キー
など
ヘルプの使い方：
①
ヘルプメニュー
②
ヘルプアイコン
③
ポップアップ
２.３ CAD ソフト SolidWorks による作図演習
25
第３章
３D CAD
3.1 基本概念
次元：一般的な空間または数学的な空間の広がりを表すもの。
空間中にあるものの位置を表すのに必要とする実数の数
（座標の数または座標軸の数）
1 次元：次元の数が１つであること。線上の広がり。
２次元：次元の数が２つであること。長さと幅の平面の広が
り。
英語表現： 2D(Two-Dimensions)
数学表現： x 軸と y 軸、即ち(x,
y)座標
３次元：縦・横・高さの 3 つの次元を持つこと。
縦・横・高さの 3 つの方向に広がっていること。
すなわち、立体的空間の広がり。
英語表現： 3D(Three-Dimensions)
数学表現： x 軸と y 軸と z 軸、
即ち(x,y,z)座標
26
3 次元設計：
２次元のスケッチ、図面・図形・画像を作成す
ることと異なり、３次元の物理的な模型やコンピ
ュータ上のモデルを作成すること。コンピュータ
上のモデルデータを作成するのは、コンピュータ
モデリング、または、3 次元コンピュータ支援設
計（3D-CAD）をいう。３次元設計は、２次元設計
に比較して、単に次元が１つ増えるということの
みに留まらず、コンピュータを利用した様々な設
計支援を受けることができる。
3D-CAD （ キ ャ ド ） :
3D-Computer
Aided
Design,
コンピュータ支援による３次元設計
技術。
３次元 CAD の考え方：
３D-CAD ソフト（汎用または専用 CAD ソフト）に物体の頂点
座標(x, y, z)の入力だけで、稜線、面、体の生成、物体の空間
的幾何変換（移動、回転、拡大、変形、コピー、反転）、集合演
算の和（積上げ、組立）、差（溝、穴あけ）、積（重なる部分）、
仮想現実（バーチャル技術）、シミュレーション、推理推論、設
計の評価・最適化(テストデザイン)等ができる。
27
3.2
３次元物体の表現方法
3 次元物体の例
(1)
(Wire-frame model)（骨）
ワイヤーフレームモデル
頂点とエージだけの情報（データ）
コンピュータ内部データ構造：点リスト+エージリスト
浮動少数
28
整数
利点：データの量が少なく、モデルが軽く、
処理速度が速い
欠点：陰線、陰面処理できなく、物性値（面積、体積、
密度、重量、重心、材質）の計算・設定できない。
(Surface model)
（２）サーフエースモデル
＝
wireframe モデル
+
（皮）
面
コンピュータ内部のデータ構造：
点リスト
+
エージリスト+
面リスト
浮動小数
整数
T
T：稜線ベクトル
の方向を逆
（起点と終
点を置換え）
29
整数
利点：データの量、処理速度が中間、
陰線、陰面処理ができる。単になるＣＧなら
十分である。
欠点：物性値（体積、密度、重量、重心、材質、強
度など）の計算・設定ができない。
同義語：①ポリゴンモデル(polygon model)
（polygon：多角形）
②ファセットモデル(facet model)
（facet：小平面）
③パッチモデル (patch model)
（patch：小曲面片
(shell: シェル）
骨の表面
30
（３）ソリッドモデル
(Solid model)
（肉）
閉じた表面の内部＝サーフェースモデル
+
表面の法線
コンピュータ内部のデータ構造：
点リスト
+ エージリスト + 面リスト + 法線
法線の起点は O (0, 0, 0)
終点は(x , y, z)
単位ベクトル、浮動小数
利点：物性値（体積、密度、重量、重心、材強度、
加工シミュレーション等）の計算ができる。
欠点：データの量が大きく、処理速度が遅い。
ソリッドモデルの二つの表現方法：
(a)
Ｂ－Ｒｅｐ表現法
Boundary Representation(境界表現法)
点 ⇒
エージ ⇒
面
⇒ ウィングエージ ⇒ 体
31
(x, y, z)
起点 終点
閉じた平面領域
左・右 Wing Edge
閉じた空間
左 Wing：左面にあるこのエージの終点からの他のエージ
右 Wing：右面にあるこのエージの起点からの他のエージ
(b)
CSG 方法
Constructive Solid Geometry(構造化立体幾何)
基本ソリッドの集合演算（集合和、集合差、集合積）
により複雑な形状を作る方法である。
32
基本ソリッド：
集合演算
例１
33
例２
A
B
C
D
C
E
E
F
G
（４）自由曲線・自由曲面
従来の工業製品は，球や円柱や直方体などを少し変形しただけの形状
のものが多かったが，最近，単に製品の機能面だけではなく，デザイン
面，とくに人間と人工物とが向かい合ったとき，感覚的にも心理的にも
リラックスできるような柔らかい感じが好まれる傾向になってきた。こ
のため，家電製品をはじめとして，通信機器，自動車，電車，飛行機，
ビルディングなどの工業製品の形は、滑らかな曲面で構成されるように
なってきている。これは自由曲線や自由曲面と呼ばれる表現方法が開発
され，３次元ＣＡＤ，３次元 CG や CNC システムに組み込まれてきた
結果によるものである。
自由曲線や自由曲面は，形状の表現性，制御性および接続性に優れ，
すなわち設計者の意図する形状を忠実に表現でき，形状変更が容易で，
複数の曲線や曲面の接続が滑らかであることが必要である。
1960 年代初頭に米国の飛行機メーカボーイング社の J. C. Ferguson
が，起点と終点の位置ベクトルおよび接線ベクトルを指定して，パラメ
ータに関する３次ベクトル式で曲線を表現する方式を考案し，これを
NC テープ作成用の曲面創成プログラムとして実用化した。Ferguson
曲線は，現在では使用されていないが，その後の自由曲線や自由曲面の
34
ルーツ的存在で，考え方は重要である。
1964 年には，米国のマサチューセッツ工科大学の S. A. Coons が，曲
面パッチの４隅の点の位置ベクトルと４つの境界曲線を与えて，その境
界条件を満足する自由曲面式を考案した。この Coons 曲面は制御性と
接続性に問題があったので，これらの問題点を解決するために，1960
年代の後半にはフランスの自動車メーカルノー社の P. E. Bezier 博士が，
いわゆる特徴ポリゴンを与えることで自由曲面が作れる式を発表した。
この曲面式の特徴は，デザイナーが目で見ながら接線ベクトルを変更す
ることで意図する曲面が得られる点である。このため，今でも車のデザ
イナーには大変な人気がある。その後も Spline 補間曲線・曲面やＢ－
スプライン曲線・曲面，さらに制御性が改善された有理 Bezier 曲線・
曲面，有理Ｂ－スプライン曲線・曲面が発表され，今日に至っている。
（接続性の更なる改善）
NURBS ：Non-Uniform Rational B-Spline
（ナーブス：非一様な有理Ｂスプライン）
35
補間点 P (ｔ)=[x (t), y (t), z (t)]
入力幾何条件
①Ferguson 曲線
(座標)
（２点と２接線で定義する）
(混合関数)
．
Q
Q０
0
混合関数
P (t)
補間点
Q１
ｔはパラメータ
０≦ｔ≦１
曲線デザインの時、ｔの値の指定で
曲線の延長、短縮、分割を行う。
．
Q
1
接続性が良い
制御性が悪い
36
②Bezier 曲線
制御点
補間点 P (ｔ)=[x (t), y (t), z (t)]
接線
(座標）
接線
補間点
(混合関数)
ｔはパラメータ
０≦ｔ≦１
混合関数
特徴：
（１）0 番と 3 番の点が曲線の起点と終点
（２）1 番と 2 番の線が曲線の起点と終点での接線
２本の曲線の滑らかな接続条件：
（１）C0 連続：位置連続（0 階微分連続）
：
１番曲線の終点と２番曲線の起点が同じ
（２）C1 連続：接線連続（1 階微分連続）
１番曲線の終点の接線と
２番曲線の起点の接線が一直線上
（３）C2 連続：曲率連続（2 階微分連続）
１番曲線の終点の接線の長さと
２番曲線の起点接線の長さが同じ
２本曲線の接続
制御性が良い
接続性が悪い
37
入力幾何条件
制御点
③B-Spline 曲線
制御点
補間点 P (ｔ)=[x (t), y (t), z (t)]
入力幾何条件
（４つの制御点で定義する）
(座標）
(混合関数)
制御点
補間点
混合関数
ｔはパラメータ
０≦ｔ≦１
補間点
制御点
制御点
接続性が良い
制御性が悪い
38
④Hermite-Coons 曲面：４本の境界線が次々と結合し曲面領域を閉じる。４本の境界線で定
義する。具体的に、（４つの点、８つの接線ベクトル、４つのツイスト（ねじれ）で定義する。
双パラメータ：u, v[自由曲線(単パラメータｔ)の拡張]
0≦u≦1、0≦v≦1
パラメータ方向
パラメータ方向
点の列と行の番号で、
x, y 座標ではない！
ｔ方向接線
ｓ方向接線
（ねじれ）
t
パラメータ方向
0≦s≦1
0≦t≦1
パラメータ方向
s
39
数式：
H0,0 (s)


(
)
H
s
 0,1 
H (s)
 1,0 
H1,1(s) 
p(s, t)=[H0,0(t,), H0,1(t,), H1,0(t,), H1,1(t) ]
H 0 , 0 ( s ) = 2 s 3 − 3s 2 + 1 = ( s − 1) 2 ( 2 s + 1)
H 0 ,1 ( s ) = −2 s 3 + 3s 2 = s 2 (3 − 2 s )
H 1, 0 ( s ) = s 3 − 2 s 2 + s = ( s − 1) 2 s
H 1,1 ( s ) = s 3 − s 2 = ( s − 1) s 2
(0 ≤ s ≤ 1)
40
⑤Bezier 曲面（１６の制御点で定義する）
点の列と行の番号
パラメータ方向
0≦u≦1
0≦v≦1
パラメータ方向
１つのパッチ
数式
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
41
Q
Q
２つのパッチの接続
Q
Q
Q
⑥B-Spline 曲面（１６の制御点で定義する）
パラメータ方向
0≦u≦1
0≦v≦1
パラメータ方向
１つのパッチ
数式
42
Qi+3, j+3
Pi, j+1(u, v)
Qi-1, j+3
Qi, j+3
Qi+1, j+3
Qi+2, j+3
Qi+3, j+2
Pi+1, j (u, v)
Qi+3, j+1
Qi+3, j
Qi+3, j-1
パッチの接続
パッチの修正
43
B-Spline 曲面が修正しやすい。一つのパッチを修正する時、隣接のパッチ
と接続状況が C２連続まで自動的に保持される。
C0 連続：位置連続（0 階微分連続）
C１連続：接線連続（1 階微分連続）
C２連続：曲率連続（2 階微分連続）
3.3
モデリングの一般方法
★
押し出し（持ち上げ、直線スイープともいう）
横断線
→
押出面;
横断面（閉じた領域）→ 押出体（ソリッド）
★ 回転（回転スイープ）軸が必要
横断線と軸
→ 回転面;
横断面（閉じた領域）と軸
★
ソリッドの集合演算:
★
局部の変形操作
→
回転体
形状の和、差、積
フィレット、面取り、穴あけ、シェル（中ぐり）、
ねじ切り、抜き勾配、リブ、折り曲げ
44
★フィーチャー・ベース・パラメトリックデザイン：
feature-based parametric design
実際の製品モデル＝
たくさんのフィーチャーの組合せ（組み立て）
+ パラメータの設定（関連付け）
フィーチャー
features: 穴、溝、突起、フランジ、ねじなどの
特徴の形状
パラメトリック
parametric：寸法、角度などの変数の修正・変更
だけで形状が自動的に変えられる
スマート・トオブジェクト・ライブラリ
Smart object library
具体的な機能形状（軸受け、キー溝、ばね、
などの専門分野の形状）をライブラリから呼び
出して組み立て、パラメータを変更する。
例：金型、板金などの設計
45
3.4 モデリング演習（CAD ソフト SolidWorks 使用）
(1) ソフトの起動
デスクトップフォルダ「授業用」→
「SolidWork」 →
の展開マック をクリック →「ファイル」 →
「新規」
→
「部品」
→
OK
(2) 規格と単位系の設定
「ツール」
パティ」
→
→
（赤色部分同）→
「オプション」
設計規格
単位
→
→
→
「ドキュメントプロ
JIS
単位系
→
MMGS
(ミニ・グラム・秒)
(3)
①押し出しボス、②押し出しカット、③回転カット、④抜き勾配、
⑤シエル、⑥フィレット、⑦穴ウィザードのフェーチャー作成機
能で下図に示すモデルを作成する。（質問：この順次を変えてもいい？）
46
② 押し出しカット
① 押し出しボス
④抜き勾配
③ 回転カット
⑤ シェル
⑥ フィレット
47
⑦ 穴あけ
(4)
図面の一部を画像ファイルで保存する方法
① キーボードの PrintScreen キーを押す
② フォルダ「授業用」 → 「ペイント」 →
をクリック
48
のアイコン
→
(a)
→
(c)
(b)マウスで点線ボックスを引く
49
→
→
→
→
「無題」を「シェル」に書き換え
→
(5)
学修支援システム manab@IMU を通して画像ファイルの提出
50
いわき明星大学ホームページの「授業情報」プルダウンメニ
ュー
→「学修支援システム（manab@imu）」→ユーザ ID、パス
ワード入力、ログイン
「レポート」
→
→
「CAD/CAM」科目を選択
→
「モデリング（１）」の答案として、
シエル.jpg ファイル（下図のような画像）を添付し提出してく
ださい。
51
第４章
CAD から CAM へ
ーMasterCAM による自動 NC プログラミングー
MasterCAM とは、
1984 年にアメリカの CNC(Computer Numerical
Control）Software 社が開発した、製品の CAD から CAM（NC 加工
プログラム作成）までできるソフトであり、
「デザイン」
（Design）、
「フライス加工」
（Mill）、
「旋盤加工」
（Lathe）、
「ワイヤ放電加
工」（Wire）などのモジュールから構成されている。
52
課題：MasterCAM(Mill8)を利用して、下図に示す形状の
マシニングセンタ加工の NC プログラムを作成せよ。
（ＩＭＵの文字形状は自由とする）
加工工程:
① 外回り加工：使用工具番号 2 (Ф20.5 の平エンドミル）
② 文字加工：使用工具番号 11 (Ф１の平エンドミル）
③ 穴あけ：使用工具番号 4 (Ф6.8 のドリル）
53
M8×1.25
ねじ下穴
4-Ф6.8
R8
５０
84
54
NC プログラミング手順：
(1) 加工品の 3D CAD モデルを作成
※CAD ソフトと CAM ソフト間のデータ転送を体験させるため、SolidWorks を使用
① SolidWorks の起動
デスクトップフォルダ「授業用」→
「SolidWork」 →
の展開マック をクリック →「ファイル」 →
「新規」
→
「部品」
→
OK
② 規格と単位系の設定
「ツール」
パティ」
→
→
（赤色部分同）→
「オプション」
設計規格
単位
→
→
→
「ドキュメントプロ
JIS
単位系
→
MMGS
(ミニ・グラム・秒)
55
③ 長さ 100×幅 50×高さ 48 の立方体を作成
「スケッチ」→
座標系原点をクリック
→
フィーチャー
→
矩形中心
→
→ Enter キーを押す
→
正面
下図のように
下表のようにパラメータを修正
押し出しボス→
→
→
大
厚さ D1 を 48 に変更
をクリック
④ 外回りとＩＭＵ文字を除いた押し出し体を作成
「スケッチ」→
→
矩形中心
座標系原点をクリック
この面をクリック
→
右表のように
パラメータを
修正
→
をクリック
小
→
下図のように
Esc キーを押す
56
ここ
→
下図になるように、対角線をクリック
→
Delete キー
を押す
→
フィレット
半径を 8 に変更
→右表のように
→
拘束される角度を
保持のチェックマークを外す
→
下図
になるように、直線を 2 本ずつクリック
→
小 をクリックし（下図のような内枠が作成される）
57
→
テキスト
→
フォント
→
→
小 をクリック
央へ移動
のチェックマークを外す
ポイント
→
→
100 に変更
→
ＯＫ
→
この点をドラッグして、文字を内枠の中
→
ここ
右表のように位置決め点の座標を
変更
→
小 をクリック
フィーチャー
→
Enter キーを押す
→
押し出しボス→
→
大
厚さ D1 を 2 に変更→
をクリック(結果は下図に示す)
58
⑤ 穴あけ
「スケッチ」→
矩形中心
→
外回りの面をクリック
ここ
座標系原点をクリック
→
右上表のよう
にパラメータを修正
→
小 をクリック
をクリック
→
フィーチャー
→
穴ウィザード
に設定
→
→
穴タイプを右下表のよう
をクリック
矩形の四つの頂点をクリック
大
→
→
をクリック(結果は下図に示す)
59
→
矩形とその対角線をクリック
→
Delete キーを押す
⑥ データの保存
メニュー「ファイル」
→
指定保存
→
下図のように、
ファイル名を IMU、ファイルの種類を SLDPRT に変更
メニュー「ファイル」
→
指定保存
→
→
保存
下図のように、
ファイル名を IMU、ファイルの種類を igs に変更
→
保存
⑦ データの提出
作成したモデルの jpg 画像ファイル IMU.jpg および IGES デー
タファイル IMU.igs を、manab@IMU の「レポート」を通して提
出（締め切り：7 月 14 日 13：00）
(2) MasterCAM(Mill8)で NC プログラムを作成
① MasterCAM(Mill8)を起動する
② 3D CAD モデルデータの読み込み
メニューFile
→
Converters → IGES → Read file →
保存した IMU.igs を選択 →
開く
60
→
OK
③ Shading 表示
アイコン
をクリック → Shading active をクリック →
OK．
④ モデル回転
アイコン
をクリック → ウィンドウの中心をクリック →
マウスを移動してモデル向きが下図のようになったらクリック
⑤
加工部のエージを抽出
MAIN MENU
→
Create
→
Curve
右図のように上面
および穴の面
をクリック → Done →
Do it
61
→
All edges
→
加工材料とその寸法の設定
⑥
MAIN MENU
Select…
→ Toolpaths
Job setup
→「Mill-library」を選択
mm 2024）を選択
→
→
→
ＯＫ
→
→
→ Material
材料（例 ALUMINUM
Bounding box
→ Window
下図のようにマウスドラッグ・クリックでモデルを囲む矩
形を引く
⑦
→
Done
→
OK (内枠、文字輪郭、穴輪郭が出る)
外回り加工
MAIN MENU → Toolpaths → Contour →
を選択
ック
→
→
Done
→
Chain
Get tool from library →
→「OK」
→
229 Endmill Flat
工具の番号 Tool#
を 2 に修正、直径 Tool dia を 20.5 に修正
→
内枠
白色の大きな空欄の所でマウス右クリ
Diameter 20 の工具を選択
parameters
→
→
加工の深さ Depth を 48 に変更
62
Contour
→
工具補
正 Compensation in computer を Right に選択
→「OK」
次は、加工シミュレーション
MAIN MENU
→
Toolpaths
→
Operations
→
Select All
→
Regen Path
→
→
をクリック（シミュレーション結果は上図に示す）
再生ボタン
→
Verify
シミュレーションのウィンドウを閉じる
→
OK
⑧文字加工
MAIN MENU
→
Toolpaths
→
Pocket
ＭＵ三つの文字の輪郭をクリック
な空欄の所でマウス右クリック
→
210
→
Done
Chain
→
の深さ Depth を 48 に変更
を sharp に 変 更
→
→
Ｉ
Get tool from library
Pocketing parameters
→
→
→ 白色の大き
Endmill Flat Diameter 1 の工具を選択
工具 Tool#を 11 に変更
Zigzag
→
→
→
OK
→
→
加工
Roll cutter around corners
Roughing/Finishing parameters →
Roughing angle を 90°に変更
63
→
OK
次は、加工シミュレーション
MAIN MENU
→
Toolpaths
→
Operations
→
Select All
→
Regen Path
→ Verify
をクリック（シミュレーション結果は上図に示す）
再生ボタン
→
→
シミュレーションのウィンドウを閉じる
→
OK
⑨穴あけ加工
MAIN MENU
→
Toolpaths
→
Drill
Center → ４つの穴輪郭の中心をクリック
す
→
Done
→
Get tool from library
具を選択
→
→
ＯＫ
Depth を 38 に変更
→
→
→
Esc キーを押
17 Dill Diameter 7mm の工
工具番号 Tool#を４に変更、工具直
→
Simple drill-no peck 深さ
OK →
→
Operations → Select All
→
再生ボタン
→
→
Manual →
白色の大きな空欄の所でマウス右クリック
径 Tool dia を 6.8 に変更
示す)
→
MAIN MENU
→
→
Regen Path
Toolpaths
→
Verify
をクリックシ(ミュレーション結果は下図に
シミュレーションのウィンドウを閉じる →
64
OK
加工順番、工具のパラメータ、加工条件パラメータなどは下
図のような Operations Manager の中でマウスドラッグ、ダブル
クリックで変更できる。
65
⑩
NC プログラムの出力
MAIN MENU → Toolpaths
→ Post
→
Operations
→Save NC file にチェック
→
→
OK
Select All
→
英語のフ
ォルダの中で英語のファイル名（IMU.NC）を付けて保存 →
OK
ここからＮＣ
工作機械を選択
⑪
NC プログラムの確認
MAIN MENU
→
File
→
Edit
→
NC
→
保存された
NC プログラムファイル（IMU.NC）を選択して開く（NC プログラ
ムの一部を下図に示す）
66
⑫
NC プログラムの確認・編集
赤色は修正・追記の箇所
%
O000１
(PROGRAM NAME - IMU)
(DATE=DD-MM-YY - 06-07-14 TIME=HH:MM - 09:22)
N100G21
N102G0G17G40G49G80G90
(20. FLAT ENDMILL TOOL - 2 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 20.)
N104T2M6
N106G0G90G54X34.Y27.A0.S5000M3
67
N108G43H2Z60.
N110G1Z48.F200
N112X-34.
N114G3X-52.Y9.R18.
N116G1Y-9.
N118G3X-34.Y-27.R18.
N120G1X34.
N122G3X52.Y-9.R18.
N124G1Y9.
N126G3X34.Y27.R18.
N128G0Z50.
N130M5
N132G91G28Z0.
N134G28X0.Y0.A0.
N136M01
N137G0G17G40G49G80G90
(1. FLAT ENDMILL TOOL - 11 DIA. OFF. - 11 LEN. - 11 DIA. - 1.)
N138T11M6
N140G0G90G54X-27.984Y-12.75A0.S5000M3
N142G43H11Z60.
68
N144G1Z48.F200
N146Y12.208
N148X-28.421
N150Y-12.75
N152X-28.858
N154Y12.208
N156G0Z50.
N158Z60.
N160X6.849Y-12.75
N162G1Z48.
N164Y-12.749
N166X6.117Y-7.241
N168Y-12.75
N170X5.977
N172X5.386Y-8.308
N174Y-1.733
（…………………省略……………………）
N832X15.022Y-4.665
69
N834X15.017Y-4.445
N836X15.013Y-4.223
N838X15.008Y-3.779
N840X15.007Y-3.409
N842Y-2.894
N844Y12.458
N846X13.632
N848G0Z50.
N850M5
N852G91G28Z0.
N854G28X0.Y0.A0.
N856M01
N857G0G17G40G49G80G90
(7. DRILL TOOL - 4 DIA. OFF. - 4 LEN. - 4 DIA. - 6.8)
N858T4M6
N860G0G90G54X-44.Y18.952A0.S5000M3
N862G43H4Z60.
N864G99G81Z38.R60.F200
N866X44.
N868Y-19.048
70
N870X-44.
N872G80
N874M5
N876G91G28Z0.
N878G28X0.Y0.A0.
N880M30
%
プログラムを NC check tool ソフトで各行のうしろに自動的
にセミコロンやスパースを付けてから、マシニングセンタへ転
送し、加工を行う。
⑬
加工結果
補助資料:マシニングセンタ FANUC ROBODRILLα-T14iA の
アドレス、ＧコードおよびＭコード
71
アドレス
72
Clamp
73
Exact
74
75
第５章
CAD 利用技術者試験指導
（配布資料）
76
「CAD/CAM」小テスト１
学籍番号＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
氏名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
[1] 次のアルファベット略語のフルスペル英語と日本語を書きなさい。
(1) CAD
(2) GUI
(3) AI
(4) ES
(5) FDM
(6) FEM
(7) BEM
(8) MPS
(9) CAM
(10) NC
(11) DNC
(12) MC
(13) FA
(14) CAT
(15) APT
(16)CIMS
(17) EWS
(18) EDM
(19) DXF
77
(20) IGES
(21) STEP
[2] CAD システムの仕組みを示す図を描きなさい。
[3] CAE システムの仕組みを示す図を描きなさい。
[4] CAM システムの仕組みを示す図を描きなさい。
[5] CAD 利用技術者試験の種類を列挙しなさい。
78
79