サンプルモデルと加工用図面

裏側からの加工

表側からの加工は終了しました。
同じモデルを使用して、「裏側」からの加工を行ってみましょう。
このサンプルでの裏側からの加工は、Φ３０の面取りのみですが、「表加工」のデータに「裏加工」データを追加する方法を説明します。

加工平面と加工原点

加工原点をどこに設定するか？
会社やＣＡＭ担当者の考え方で、多種多様だと思いますが
私は基本的には、図面原点（表加工と同じ原点）にしています。
また、加工平面（Ｚ原点）は、加工する製品の最上面にしています。
ここでは、この方針で説明していきます。

新しいセットアップ

「裏加工」を行うには、座標系が変わるため「表加工」用のセットアップに追加する事はできません。
「新しいセットアップ」を追加します。

ここで、「座標系の方向」や「原点」を設定します。
「方向」の設定方法は、いろいろあります。
「新しいセットアップ」作成後表示される座標系の「Ｘ、Ｙ、Ｚ軸」の先端（矢印）部分をクリックすると、軸を逆転する事ができます。
「Ｘ軸、Ｚ軸」を直接クリックする事で、裏方向の座標系にできます。
操作すると、視覚的に確認できるので、いろいろ触って体験してみてください。
ここでは「Z軸/平面、X軸を選択」を使ってみました。
Y軸を中心に製品を裏返しにしたイメージに座標系のXYZの方向が向いていればOKです。

方向設定が終わると、次に「原点」を設定しますが、この状態では「モデル原点」の真裏上面を「裏加工時のワーク座標原点」として選択する事ができません。
事前に、「スケッチ」で「点」を作成しておく必要があります。
「点」を作成しておくと「スケッチ点」を指示できます。

これで、希望の「裏加工用座標系」を設定する事ができました。
後は、普通に加工工程を作成する事になります。

ちょっと気になる点

このように、「原点」にしたい点を事前に「スケッチ」で描いておく方法で、
使用モデルの座標系以外でも任意の位置を原点に設定し、加工データを作成する事はできますが、２点ほど気になる事があります。

設定座標系原点と、モデルの位置関係の確認

モデルの任意の要素と「モデル原点」までの距離は、「検査」⇒「計測」で確認する事が出来ます。

表加工時のように、「モデル原点」を「加工原点」に設定している場合、「計測」で確認する事ができます。
しかし、「裏加工」のように、「セットアップ」⇒「設定」で「モデル原点」と「加工原点（ＷＣＳ）」が違う場合、モデルの要素と加工原点（ＷＣＳ）の位置関係を確認する方法が分かりません。
（もしかすると、あるのかもしれませんが、私は発見できていません）
上記の場合、設定した「スケッチ」の「点」との位置関係は確認できますが、もしその「スケッチ」「点」を描く時にヅレしまっていた場合、実際の製品と加工データ原点もヅレてしまいます。
やはり、自分で追加した「点」とかではなく、設定した加工原点（ＷＣＳ）とモデルとの位置関係は確認しておきたいです。

シミュレーション用ＳＴＬファイル

私は、ＮＣデータ・シミュレータとして「TRYCUT2000」を使用しています。
「TRYCUT2000」は、シミュレート時のストック（素材）として「STLファイル」を読み込む事ができますが、アンダー部を表現できません。
Fusion360で「STL」を吐き出す場合には、「加工原点（ＷＣＳ）」は意識せずに「モデル原点」を「STLの原点」として吐き出します。
したがって、今回の裏加工などのように、モデル原点と違う方向からの加工の場合、「TRYCUT2000」ではこの「STLファイル」は使用できません。
STLデータを回転移動できる、シミュレータを利用するか、Fusion360が、加工座標系を原点として、「STLファイル」を作成くれるといいんですけどね。

表モデルのコピーを作成

セットアップの「ワーク座標系」の設定で、加工方向を指定する事で、裏面からのパスの作成はできますが、前述の確認やシミュレーション関係で懸念が残ります。
手間ではありますが、モデルをコピーして「回転・移動」により裏加工用のモデルを用意する事にしました。

「ブラウザ」から「ボディ」の「表用ボディ」を右クリックして、「コピー」を実行します。
ボディを選択後、「Ctrl」+「C」でも、同様の結果になります。
その後、画面の適当な場所を「右クリック」から「貼り付け」を選びます。
「Ctrl」+「V」でも貼り付ける事ができます。

とりあえず、同じ場所へ貼り付けます。

貼り付け後「ブラウザ」では、「もとの名前（１）」などの名前になりますが、わかりやすいように変更しておきます。

回転

貼り付けたモデルを裏からの加工用に「回転」させます。
回転方向は、実際の加工に合わせて、実際にひっくり返す方向にします。
ここでは、Y軸を中心に回転させます。

「ブラウザ」からコピーしたモデルを選択しますが、その前に「表用モデル」は非表示にしておいたほうが、わかりやすいです。
「裏用モデル」が選択されたら、「回転／コピー」を実行します。

「移動／コピー」のダイアログから、「回転タイプ」のアイコンを選択します。
「軸」は、「Y軸」を選択します。
出現した、「マニピュレータ」の回転バーをドラッグすると回転角度が変化していきます。
この値を「180 deg」に設定すれば、ひっくり返ったモデルとなります。

移動

ただし、回転した後は「XY平面」が底面に配置されています。
実際の加工においては、最上面を「XY平面」にしたいため、さらにモデルをZ軸マイナス方向に「移動」します。

「回転」と同様に、モデルを選択後、「移動／コピー」のダイアログから、「移動タイプ」を選択します。
ここで、上下のマニピュレータで下方向へ移動すると、リアルタイムに移動量が変化していきます。
移動量を「-50.000」へ設定すれば、モデル上面を「XY平面」と一致できます。

位置合わせ

上面を「XY平面」に合わせるには、「位置合わせ」コマンドでも可能です。

「修正」⇒「位置合わせ」を選択します

「位置合わせ」ダイアログでは、「始点」でモデル上面をクリックします。
次に「終点」を「原点」⇒「XY」を選択します。
これで、モデル上面と「XY」平面を合わせる事ができます。

追加モデリング

このモデルを使用して、「製造」モードへ移行し、CAMを作業を行う事になりますが、サンプルモデルでは、裏面のφ３０穴に面取りがされていません。
面取りを追加しようと思います。
「面取り」は、「修正」⇒「面取り」コマンドで行いますが、さて？
どのモデルに対して面取りを追加しましょう？
現在、「表加工用」とコピーした「裏加工用」の二つのモデルがあります。
ここで、「裏加工」なんだから、「裏加工用モデル」に面取りを追加したくなりますが、裏表で違うモデルで運用してしまうと、後日設計変更などで穴位置や数が変わった場合、面倒な事になります。
やはり、基本のモデルは一つとして、設変や修正はその「基本モデル」のみで行うようにすべきだと思います。

基本モデル編集

ここでは、言うまでもなく「表加工用モデル」が基本モデルになります。
したがって、裏の面取りも、「基本モデル・表加工用モデル」に行います。

「表用モデル」に、面取りを追加してみました。
不要な操作ですが、変化が分かりやすいように、穴も追加してみました。

裏加工モデルには反映されていない

「裏加工用モデル」を見てみましょう。

予想通りですが、「裏加工用モデル」には、反映されていません。
ここで、「裏加工用モデル」にも同様の修正をするのはあまりに芸がありませんね～。
じゃぁ、一度「裏加工モデル」を削除して、再度「表モデル・基本モデル」をコピー・回転・移動してはどうでしょう？
こちらのほうが、同様修正よりも、まだマシですかね！
それでも、スマートじゃないです。

履歴操作

Fusion360 は行った操作を、履歴として管理しています。
今回行った操作を、思い出してみます。
「表モデル」⇒「裏モデルとしてコピー」⇒「回転・移動」⇒「表モデル修正」
ここで、「表モデル修正」が「コピー」よりも先であれば、「裏モデル」にもその修正が反映されていたはずです。

Fusion360では、下の段に「履歴バー」が表示されています。
実はこの履歴は、つじつまが合う場合には順序を変更する事が可能です。
履歴のアイコンをマウスドラッグで変更できます。
では、最後に行った「面取り」と「穴」の操作履歴を、「コピー貼り付け」の前に持っていってみましょう！

履歴をドラッグすると、「裏モデル」にもすぐに反映されます。
このように、修正は「基本モデル」で行うようにして、その修正操作は「基本モデル」をコピーする前に持っていくことで、コピーモデルを使用する場合でも、一つの基本モデルで管理できるようになります。

裏加工工程作成

表加工と同様に、使用モデルに「裏用モデル」を選択すれば、そのモデルの
「モデルの向き」や「モデル原点」をそのまま使用する事ができます。

前述に書いた、モデル要素と加工原点の位置関係の確認や、シミュレーション用ストックモデルの作成も解決されました。

まとめ

Fusion360 の CAM は、多軸加工にも対応しているため、加工方向や加工座標系の設定が可能ですが、加工座標系と加工モデルとの位置関係を確認する方法が見つかりません。
また、素材ストックデータを作成する場合も、加工座標でのデータでなく、モデル座標になってしまいます。
私が操作方法を知らないだけかもしれませんが、その代用としてちょっと面倒ではありますが、コピー・回転・移動と履歴の操作方法を説明し
そのモデルを利用した他方向からの加工を紹介しました。

Fusion360 CAM 実践記事

サンプルモデルと加工用図面

３Ｄ加工

右側ポケット内にある、かまぼこ形状を３Ｄ機能で仕上加工してみます。
非常に単純な形状ですが、凹フィレットから凸フィレットへつながっている断面形状です。
このように緩斜面と急斜面の複合された形状はきれいに削るには意外と面倒です。

等高線加工

３Ｄ加工で一番使われる機能は、「等高線加工」ではないでしょうか？
等高ですから読んで字の如く、Ｚ方向の切込み深さは一定になりますから
加工条件も決定しやすいです。
ただし「等高」であるがゆえに、切削点を平面方向から見た場合にはＸＹのピッチは安定しません。
したがって、緩斜面での面精度は悪くなる傾向にあります。
「走査線」という機能を使うと、平面からのピッチは一定にできますが、こちらは垂直壁や形状の輪郭に沿うようなパスは思うようにでない場合が多く、こちらは起伏が激しい場所での面精度はあまり期待できません。

３Ｄ等高線機能

Fusion360では、「3D」⇒「等高線」で設定します。

「ランプ」という機能もありますが、これも等高線的なパスを出してくれます。
大きな違いは、一段目から次の段に移る時の処理が違ってきます。
「等高線」は基本的に「等高」で次の段へ何らかの方法で移りこみますが、「ランプ」は次の段への移行は常に螺旋で移動します。
加工的には「ランプ」のほうがよさそうですが、若干設定が違う事と計算時間が長くなります。

「形状」設定

「工具」は適当な「ボール」や「ブルノーズ」などを設定します。
「形状」で加工範囲の設定を行います

加工箇所は「加工境界」と「工具制限境界」で設定しますが、
「回避／接触面」でモデルを触って設定する事もできます。
「面に接触」にチェックすると、選択した面のみパスを出すこともできます。
チェックしないと、逆に選択した面を回避するようなパスとなります。
「回避／接触面クリアランス」は、後者の「回避面」として設定した場合には、このクリアランスを考慮してこの面には接触しないようになります。
ただし、「切込みピッチ」により、最大深さは決定されますから、「高さ」設定と、この「クリアランス」までが最大深さにはならない場合があります。
前者の「接触面」として設定した場合には、選択していない面に対しては接触しないように「回避／接触面クリアランス」を適応してもらいたいと思っていましたが、この値は考慮されない感じです。
この値を変更しても、ＮＣデータ的には同じになりました。
これに関しては、不明です。

「高さ」設定

「高さ」設定は、他の設定とほとんど同じです。
重要なのは最終の加工深さの設定ですが、原点からの深さを直接入力していいですし、モデルの面を触っても設定できます。
また、今回のように、底面を他の機能で仕上げている場合には、「等高線」での曲面仕上げではあまり接触させたくありません。
そういう意味で今回は、「オフセット」を「0.01」に設定して、触った面に接触させないようにしています

「パス」「リンク」の設定

こちらも他の設定とはそれほど違いはありません。
「最大切込みピッチ」で「等高線」の切込みピッチを指定します
「仕上げ代」を設定すれば、取り代の設定ができます。
「リンク」の「位置」を設定すれば、進入位置を設定できます。

パス生成

この設定で、パス作成してみます

断面方向からは、均一な切込みになっていますが、上面方向からは、ピッチが均一になっていないのが分かります。
これでは、面精度は安定しなくて、ピッチが広い箇所では悪くなります。

それを改善するために、以前は、「等高線」を使用する場合には「高さ」により切込みピッチを変更した工程を何種類が用意する事で対応しました。
また、「スキャロップ」や「モーフィング」「フロー」など他の３D機能を使用する事のあります。

「緩斜面」オプション

最近、「等高線」⇒「パス」に「緩斜面領域を加工する」のオプションを見つけました。

以前からあって私が気が付かなったのか？最近のバージョンUPで追加になったの定かではないですが、このオプションを利用するとある程度パスピッチの不均等さは解消できそうです。
このオプションを利用すれば、ピッチをかえた数種類の等高線を用意したりしていたのが、一つの機能だけで対応できそうです。

「緩斜面領域を加工する」にチェックを入れると、「最小緩斜面切込みピッチ」と「最大緩斜面切削ピッチ」の項目が追加されます。
「最大・・・」は、下方の項目にある「最大切込みピッチ」と同等でいいと思います。
「最小・・・」は、平面から見たパスピッチがなるべく等間隔になるように、調整します。

このオプションにより、かなりいい感じになっています。
完全な等ピッチにはなりませんが、実際の加工でも使用できると思います。

モーフィング

等高線の「緩斜面オプション」を使うことで、簡単でありながら結構いい感じのパスが出せましたが、他の機能も説明しておきます。
２本以上の領域曲線が選択できる形状であれば、「モーフィング」と言う機能をあります。

ガイド曲線選択

「形状」の「曲線選択」で加工したい曲面の境界線を選択します
最低でも２本必要ですが、この時「赤矢印」で示される、加工方向を揃えておく必要があります。

「パス」の「輪郭オフセット」で加工輪郭をオフセットできます。
今回は、φ１２R１のブルノーズエンドミルなので、「６mm」に設定してみました。
もし「0」にすると選択した曲線を工具中心が通る領域までしかパスが出ないので、ブルノーズなどの場合には削り残りが発生します。
また、加工ピッチは「等高線」の設定方法とは違い、指定曲線の間に何本のパスを出すかで指定します。
断面の周長と希望する加工ピッチから、大体の回数を割り出します。
今回はちょっと細かくして「180回」にしてみます。
「パス延長」を設定すると、指定したガイド曲線を延長する事ができます。
さらに、今回は仕上げ加工なので使用しませんが、「軸方向にパスをオフセット」のオプションを使用すると、複数回で切込む事も可能です。

形状が単純だったからでしょうか、かなり均一な綺麗なパスを出してくれました。
実際には削ってみないとわかりませんが、「等高線」よりも面精度はあがりそうです。

スキャロップ

指定した面に均等なパスを出す機能では、「スキャロップ」機能もあります。

間隔的には、均一なパスを作成するので、こちらも曲面の仕上げには使えそうですが、欠点としては領域に対してポケット加工的なパスがでる事です。

面精度へどこまで影響が出るかはわかりませんが、「赤」線付近のパスが折り返す箇所が気になります。
カッターマークや食い込みが発生しやすいかもしれません。

まとめ

Fusion360 は３Dプリンタ用として触り始めて、ネット上の情報をみても、CAMの情報は少なかったので、おまけ程度の「CAM」だろうと思っていましたが、なかなかどうして、高価なCAMにも見劣りしないパスを出してくれます。
今回のサンプルのような、緩斜面と急斜面の複合された形状をきれいに削るのは結構大変ですが、今回紹介した機能で実際の３D加工も可能だと思います。
また、「等高線」で切込みピッチを調整してくれるオプションは、最近まで知らなかったので、これは使えそうです。

Fusion360 CAM 実践記事