Fusion 360 Machining Extensionのツールパス修正機能をマスター

Fusion 360 Machining Extensionのツールパス修正機能は、複雑な部品加工時の難題を解決するのに役立ちます。

正方形ブロックほど加工が容易なオブジェクトはほとんどありません。今日の複雑な製品には、はるかに多様な形状が求められます。形状は曲面、二重曲面、アンダーカット、垂直壁、穴などを持ちます。言うまでもなく、高度な形状の加工は大きな課題となります。

CAMプログラマーは、より高度な状況に対処するためのいくつかの手法を持っています。しかし、予期せぬ事態も起こり得ます。例えば、ツールパス生成用のモデルデータが理想的でない場合はどうでしょう？このような状況は、サードパーティCADデータのインポート、不適切な設計手法、不十分なサーフェシング、ハイブリッド設計の問題などが原因で発生します。これらは、ツールパスが接触点境界を尊重せず、隣接領域に食い込む原因となります。対処しなければ、部品スクラップ、工具損傷、さらにはマシン損傷につながる恐れがあります。

Autodesk Fusion 360は、この問題に対処する便利なツールパス修正ツールを導入しました。この記事では、Fusion 360でツールパス修正を活用して難局を乗り切る例をいくつか紹介します。

「ツールパス修正」とは

ツールパス修正では、ユーザーがセグメントを修正、削除、除去して、ツールパスをより安全かつ効率的にし、プログラミング時間を短縮できます。これらはさまざまなツールの総称です。ツールパスのトリミング、パスやセグメントの削除、工具交換、工具進入位置の変更などが含まれます。ツールパス修正はFusion 360 Machining Extensionの一部です。

Fusion 360でツールパス修正にアクセスする方法

Fusion 360 Machining Extensionを購入後、有効なツールパスを作成します。有効なツールパスを作成すると、ツールバーに修正タブが表示され、さまざまなツールパス修正機能にアクセスできるようになります。

Fusion 360 Machining Extensionのツールパス修正機能をマスター

さまざまなツールパス修正機能が利用可能になります。

ほとんどのツールパスタイプがツールパス修正をサポートしています。ただし、以下のツールパスタイプはサポートしていません：2Dツールパス、2D/3Dアダプティブツールパス、2D/3Dポケットツールパス、2Dスロットツールパス、2Dねじ切りツールパス、2Dボアツールパス、2D円形ツールパス、2D面取りツールパス、穴あけツールパス、旋削ツールパス。

これは主に、すべての2Dツールパスがモデル認識型（アソシエイティブ）ではないためです。理論上、修正適用の結果として危険なリード/リンクが生成される可能性があります。また、荒加工ツールパスでは、荒加工操作のトリミングが工具の残りストック進入/退出位置に安全上の影響を及ぼす可能性があります。

ツールパス修正を使用すべきケース

例1

この例では、傾斜面がツールパス修正を使用してアーク（空切り）移動を回避する機会を示しています。

ここでの真の力は、面選択がモデルとアソシエイティブであることです。設計が変更されれば、トリミングされたツールパスも変更を反映して更新されます。上記画像のように、空切り移動が消えてより効率的なツールパスになります。

例2

この例は、自動車ヘッドライトの金型です。パラレル戦略が接触点境界を尊重しないケースが見られます：

タッチ/回避面を戦略に含めるよう編集してこの問題を克服しようとすることもできます。しかし、必ずしも許容できる結果が得られるわけではありません。多くの場合、面選択と計算時間の長い遅延を招きます。ツールパス編集はこのプロセスを大幅に効率化することを目的としています。

再計算されたリードとリンクは、トリミングされた領域にのみ適用される点が重要です。一方、元のツールパスの残り部分は変更されません。上記のように、結果としてより効率的で安全なツールパスとなり、全体的に品質の高い仕上げ面が得られます。

例3

第3の例は、ツールパスの非効率部分を除去したい状況です。この例では、ルグを側面から工具がアプローチして加工しています。これによりルグの鋭い部分の丸みを抑制できます。2つのルグ全体で品質の良いツールパスを得るためにいくつかの形状を作成しました。しかし、これにより大量の空切りを伴う非効率な戦略になってしまいます。

ツールパス編集により、ルグ加工に必要な部分を残しながら余分なツールパスをトリミング除去できます。下記画像では、トリミング除去されたツールパス部分、空切り移動の除去、より効率的なツールパスの残存が確認できます。これにより、このルグセットの加工時間が18分超から13分強に大幅短縮されました。4セットのルグを持つ部品を20〜50個生産する場合、これは巨大な加工時間短縮です。

例4

第4の例では、2つのツールパスの良いとこ取りをする方法を見てみましょう。

ここではペンシルツールパスでフィレット領域の内側Rを加工しています。しかし、ツールがツールパスの垂直領域に近づくと、断片化が始まります。

もう1つの問題は、垂直フィレットを垂直に工具で加工すると、工具寿命と部品品質を損なう可能性があることです。これにより工具損傷と仕上げ面品質低下の恐れがあります。ツールパス編集で断片化したツールパスの上部をトリミングし、良好なペンシルトレースツールパスを導き出せます。

モデルにはSteep and Shallowツールパスも存在します。これは等高線ツールパスで、垂直壁を一定ステップダウンで加工します。ここでは、ツールパストリミング機能を使って、以前断片化したペンシルツールパスの領域周辺のポリゴンスケッチ内側部分のみを保持します。

トリミングの結果、適切に配置された水平セグメント群が得られます。ただし、多くのプログラマーは正しい仕上げ面を得るためにステップダウンを調整することがよくあります。幸い、トリミングされたツールパスは適用されたトリミングを記憶し、その場で行われたツールパスパラメータ変更を取り込みます。良好なソリューションは下記画像の通りです：

例5

次の例には2つの問題があります。第一に、工具がコーナーを乗り越え、必要以上に部品の奥まで進んでしまいます。これは、まだ除去されていない残ストックに工具が食い込む可能性があり、工具と仕上げ面の双方を損傷させます。

第二に、ボールエンドミルで平面を加工するのは非現実的です。工具先端の回転速度はほぼゼロであり、工具底面で加工すると仕上げ面品質が低下しがちです。

ここで境界トリミングツールを使えば、後でフラットエンドミルで加工する領域を素早く特定して除外でき、より効率的なツールパス、より良い仕上げ面、より長寿命の工具が実現します。

例6

次の例では、これらのポケットのSteep and Shallow領域を加工するツールパスがあります。工具がリードイン/リードアウト移動で係合する際、部品に微細な痕跡を残すのはよくあることです。残念ながら、リードイン/リードアウトの位置によっては、仕上げ面品質の低下と、後工程での手作業研磨増加を招きます。

もう1つの問題は、工具がより大きな負荷がかかる領域でポケットに進入する場合です。例えばコーナーでは、工具への衝撃荷重により工具寿命が低下する可能性があります。

ここでは、ツールパス修正で閉じたセグメントパスすべての進入位置を移動できます。これは特に手作業研磨の必要性を減らし、より良い仕上げ面と工具寿命延長につながります。また、多軸アンダーカット領域の加工で、工具がオーバーハング/アンダーカット領域により安全かつ容易にアクセスできるようになるメリットもあります。