IUPUIのインディカープ石碑プロジェクトでMastercam CAD/CAMを習得

インディアナ大学・パデュー大学インディアナポリス校（IUPUI）工学部の機械工学技術プログラムは、実践的なエンジニアリング教育の模範と言えます。共用キャンパスに位置し、現場重視のカリキュラムが特徴です。

エド・ハーガー講師は材料科学R&Dから熱機器・運動器具製造まで幅広い業界経験を持ち、ハースオートメーション提携のコミュニティカレッジでCNC実習とMastercamを教えた後、IUPUIに着任しました。

「機械工学技術専攻の学生は、設計だけでなく製造現場で起きることをより深く学びます。MastercamやSolidWorksなど、卒業即戦力となる実践スキルを習得できます」とハーガー氏。

学生は前期2年間で基礎科目を履修し、3年次から本格的に技術科目に入ります。従来は対面講義と実習が中心で、CAMはMastercam for SolidWorksをアドオンとして教えていました。

「より多くのCAM経験とオンライン認定機会を提供したく、MastercamとMastercam Universityに注力する方針に転換しました。学生は学士号に加え、ラボや自宅PCでオンライン受講し、習熟度証明書を取得できます」とハーガー氏。

授業ではMastercam Universityの2-3ユニットを自習させ、その内容に基づく課題を出します。大画面にレッスンと課題を投影し、グループごとに異なる操作を共有。学生はオンラインコースを最初から最後まで進め、講師が進捗を監視。証明書取得と課題遂行の両面で順調な成果を上げています。

ハーガー氏のCAM授業前には、3Dモデリング、図面読解、実機加工実習、SolidWorksによるパラメトリックモデリングを履修。彼の授業では集中的にMastercamを学びます。「型やダイスなど、実用的な大規模プロジェクトを1つ与え、小さな断片的演習の繰り返しではなく、包括的な応用力を養うアプローチを取っています」とハーガー氏。

例えばマイクロメーターのリバースエンジニアリングを課し、部品加工用の複数プログラムを設計、Mastercamの高度機能で工具パスを作成させます。「実用的な課題を与え、詳しいやり方は教えません。自分で試行錯誤させてから介入する方が効果的に学べます」

Mastercamのダイナミックミリング等の機能により、CNCマシンの能力を最大限引き出せるとハーガー氏。アルミブロックから大型複雑部品を多数製作し、3Dサーフェスミリングで金型・ダイス用の複雑形状を加工。マイクロメーターのU字フレームは約6時間のプログラムで美しく仕上がりました。全輪郭加工と円形工具パスをMastercam一貫で実施し、3軸CAM機能はほぼ網羅しています。測定範囲0-1インチ（0-25.4mm）、全長約3インチ（76.2mm）。工具鋼でU字フレーム用ダイスセットと、スリーブ刻印用の小型スタンプも製作。

回転シンブル用の小型金型も製作。内部に微細な昇順数字と位置マークを配置。「CADで様々なフィレットを設定し、それら微細マークを実際に加工できるか検証させました。学生は複数回イテレーションし、どの3Dミリングサーフェスアプローチが有効か見極めました。幾何学的に『奇妙な』形状に対しては、平行型サーフェシング工具パスが比較的安定することを学びました」

マイクロメータースリーブの0.05インチ（1.2mm）目盛り全てを逆彫刻プログラムで加工。「外周を削り出し、1/8インチ（3.175mm）60度彫刻工具で盛り上がりマークを残しました。利用可能な優れた技術を最大限活用するよう指導しています」

ハーガー氏が特に熱心なのが、インディカープトランスミッションを動的展示化する卒業制作プロジェクトです。「インディアナポリスにあるため、モータースポーツとの接点が自然にあり、独自のモータースポーツプログラムもあります」

インディアナポリスモータースピードウェイ博物館に展示されているカットアウェイされたインディカートランスミッションを、低速回転し、同車のステアリングホイール模型でシフト操作できるインタラクティブ展示に改修するプロジェクトを博物館から受託。小型電動モーター接続ブラケット、多数の小型部品、リンク機構を動かすリニアアクチュエータなど、全てMastercamで加工しました。

ダイナミックミリングで高速加工を実現。「ブラケットでは、50.8mm角のアルミブロックから、厚さ15.8mmのプレートに背面の円筒ボス（突出12.7-19mm）を残す加工を行いました。ボスでトランスミッションにボルト固定しつつクリアランスを確保」

「ダイナミックミリングで12.7mmエンドミルを全切り込みで使用し、3つの円筒ボス以外を31.75mmまで一気に削り出しました。その後12.7mmボールエンドミルでボス底部にフィレットを形成。Mastercamが工具パスを生成し、ダイナミックミリングが切削を最適化。Verifyシミュレーション機能は全プログラム実行前に必ず使用し、問題がないか確認しています」

「この卒業制作をはじめ、多くのプロジェクトが学生とプログラムにとって素晴らしい成果をもたらしました」とハーガー氏。

詳細は www.mastercam.com または 860-875-5006 まで。