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大型地形模型を切削する(3)
60cm四方浅間山地形

2008/04/21
(株)数理設計研究所 名倉 裕
目次
  1. 始まりと試行
  2. 切削データの作成
  3. 60cm四方浅間山地形
  4. 1m四方浅間山地形の切削
 ページ内目次
  1. 60cm四方の地形モデル
  2. エンドミル径
  3. ワークの固定
  4. 切削
  5. 傷跡 
  6. 再仕上切削
  7. 出来上がり
  8. 切削条件

1.60cm四方の地形モデル

 浅間山火口を中心とする10km四方の、60cm四方モデルを作ります。縮尺は1/16667。最大深さ 94mmくらいで切削します。
 この深さを切削するための、充分な長さのエンドミルさえあれば、切削は可能です。幸い手元には、チャックに固定して、チャック下面からエンドミル先端まで 90mmのボールエンドミルがあります。

2.エンドミル径

 12mm径のボールエンドミルを使います。これしかないのです。やってみたら、案外手ごろでした。1/10000モデルの一部を、6mm径のボールエンドミルで削ってみたら、データメッシュの粗さが目立ちましたが、12mm径なら適度に丸めてくれるようです。

3.ワークの固定

 およそ70cm四方、厚さ20cmの硬質発泡ポリウレタンを、厚さ 11cmに削りました。フライス盤に吸着、固定したいのですが、案外固くて、反り返って吸着しません。中央部に体重をかけると、軽く固定されますから、周囲をマスキングテープでシールしました。

4.切削

 切削は2段階で行いました。全て断面方向に切削します。等高線に沿った切削はしません。

  1. 粗切削
    エンドミルの刃長分(約30mm)だけ、掘り下げながら形を作ります。
    断面線間の距離は粗く、7mmとしました。
    両方向からジグザグ切削です。
     
  2. 仕上切削
    1mmづつ送りながら切削します。単方向切削です。夜間放置したままでしたが、6時間半かかりました。

5.傷跡

 仕上がった浅間山には、規則的な溝がありました。
 約14mm間隔の1mm弱の深さ、幅3mmくらい。
 エンドミルが進む方向の、急勾配の上り坂だけ。

 粗切削の断面線間隔は7mmですから、溝間隔の半分です。
 粗切削でできた波板模様の、山の部分を削るとき、切削抵抗が大きくなります。上り坂ではなお大きくなります。ワークを固定する吸着力は小さいので、少し持ち上がったかもしれません。
 粗切削でできた山は7mm毎です。なぜ1つおきなのでしょう。粗切削は両方向加工でした。アップカットとダウンカットで、形状に差ができて、抵抗力に違いがあったのでしょうか。

6.再仕上切削

 溝を無くす無くすため、1mm掘り下げる事にしました。原因はほぼ想像がついたため、また失敗するという心配は僅かでした。
 単方向切削、エンドミル回転速度12000rpm。

 1mm掘り下げるために、昼間の時間をほぼ費やしてしまいました。

7.出来上がり

 まずまず、不満のない仕上がりです。

 この後、周囲の余分な部分を切り落として完成です。
 再加工の可能性があるため、タブを残してマーク加工を入れました。

 硬質発泡ポリウレタンは、試行で使ったスタイロよりキメが細かくて毛羽立ちもなく、仕上がりは良いのですが、硬くて吸着が難しく、固定方法に工夫が必要です。高価なのも難点です。


8.切削条件

1.原データ

国土地理院 数値地図 50mメッシュ 車坂峠
浅間山
嬬恋田代
北軽井沢

 上記メッシュ(200×200メッシュ)を接合して400×400メッシュを作成。
 ここから、X=136, Y=79 番目のメッシュを左下として、201×201メッシュを作成。
 縮尺1/16667、一次補間して、加工用 1mmメッシュとした。

2.素材

 硬質発泡ポリウレタン板材 約80cm×約70cm×11cm

3.粗加工

切削後形状 仕上げ加工と同等座標 切削Y送りを粗く設定
最高標高 153.6mm, 最低標高 60.42mm
エンドミル 12mm径ボールエンドミル
チャック下面から先端まで 90mm
切削速度 5.0m/sec
回転速度 6000 rpm
切削方向 X方向に双方向切削
X方向送り 1mm
Y方向送り 7mm
Z方向座標シフト -45mm
1切削最大深さ 32mm
周囲溝加工 あり。幅39mm
Gコード・ファイル F16667-1-B12-2.TXT

4.仕上加工

エンドミル 粗加工に同じ
12mm径ボールエンドミル
チャック下面から先端まで 90mm
切削速度 5.0m/sec
回転速度 6000 rpm
切削方向 X方向に単方向切削
X方向送り 1mm
Y方向送り 1mm
Z方向座標シフト -45mm
1切削最大深さ 制限せず
周囲溝加工 なし
Gコード・ファイル F16667-1-B12-Finish-2.TXT

 再仕上加工は、仕上加工とほぼ同等。下記条件が異なる。


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目次

  1. 始まりと試行
  2. 切削データの作成
  3. 60cm四方浅間山地形
  4. 1m四方浅間山地形の切削