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First choice CAD/CAM system for WindowsTM 適用加工 ミーリング, ミーリング, ルーティング, ルーティング, ターニング, ターニング, パンチプレス, パンチプレス, ワイヤカット, ワイヤカット, レーザ/ レーザ/ガス/ ガス/プラズマ/ プラズマ/ウォータジェット 切断. 切断.

3D彫刻加工(ミル・ルータ) 3D彫刻加工(ミル・ルータ) トレーニングノート


目次 1. はじめに ................................................................ ................................................................................................ ................................................................................................ ....................................................................... ....................................... 1 2. 文字の作図 ................................................................ ................................................................................................ ................................................................................................ .................................................................... .................................... 2 2.1. ALPHA CAM の文字作図機能について ......................................................................................... 2 2.2. 文字の作図手順............................................................................................................................. 2

3. 文字形状のポケット加工 ................................................................ ................................................................................................ .................................................................................... .................................................... 4 3.1. 内部のポケット加工........................................................................................................................... 4 3.2. 外側のポケット加工(浮き彫り) ..................................................................................................... 8

4. 3D彫刻加工 ................................................................ ................................................................................................ ............................................................................................... ...............................................................11 ............................... 11 4.1. 内部の3D彫刻加工 ................................................................................................................... 11 4.2. 外側の 3D 彫刻加工(浮き彫り) ..............................................................................................14

5. 3D サーフェース上の形状(文字)の加工................................ サーフェース上の形状(文字)の加工................................................................ .............................................................................................. .............................................................. 19 5.1. 3D サーフエースの作成 .........................................................................................................................19 5.2. 3D サーフェースの加工 .........................................................................................................................21 5.3. 上面の作業平面上にポケット加工や 3D 彫刻加工のパスを作成 ......................................................23 5.4. 作業平面上に作った加工パスの 3D サーフエースへの投影、張付........................................................27

1. はじめに 本書は Alpha CAM の特徴である

文字の作図、 3D彫刻加工、 形状・工具パスの 3D サーフエースへの投影・張付 機能を用い、

文字の内部/外部のポケット加工、 コーン形工具による 3D 彫刻加工、 サーフェース(自由曲面)上での浮き彫り彫刻加工 の加工の手順について説明します。

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2. 文字の作図 2.1. Alpha CAM の文字作図機能について Alpha CAM は Windows で扱える全ての文字フォントを、形状として作図することができます。 フォントには大きく分けて トゥルータイプフォント

拡大/縮小により太さが変わる。フォント毎に縦向き/横向きがある

ラインフォント

太さがない。

の2種類があります。(お客様でフォントを定義することもできます。詳細はお問い合わせください) 作図された文字は、形状として作図され、他の作図コマンドにより作図された形状と全く同様の操作が 行えます。また、当然ながら、輪郭加工、ポケット加工、3D彫刻加工などの加工対象となります。 2.2. 文字の作図手順 2.2.1. 作業空間の設定 作図(G)|R:矩形

|を選択します。

最初の対角を 0,0、の反対の対角を 100,300 と入力します。 三次元|作業空間設定

選択し、作図した矩形をピックします。

業空間の定義で上面 Z に0を、底面 Z に-50 を入力します。 表示|三次元表示

を選択すると、4分割された三次元表示に変わります。

三次元|作業平面指定|作業平面の切断面

を選択します。

右上のグラフィックエリアで、上面をピックします。左上の三次元グラフィックエリアで上面に黄色の作業 平面が表示されます。 2.2.2. ベース線の作図 直線や円弧などの線に沿って文字を配置したい場合は、まずそのベース線を補助図形として 作図します。形状線として作図すると加工の対象となってしまうため、補助図形として作図します。 作図(G)|N:補助図形 作図(G)|R:円弧

を選択し補助図形モードにします。 |3点 を選択します。

円弧の座標値を始点 80,40、中点 60,150、終点 80,260 と順に入力します。 作図(G)|N:補助図形

を再度選択し、補助図形モードから形状モードに戻しておきます。

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2.2.3. 文字の作図 ここでもし、上面の作業平面が選ばれていなければ、選択しなおしてください。 作図(G)|T:文字

を選択します。

テキストダイアログ が表示されますの で、フォント、位置、 大きさなどを設定

直線/曲線

し、OKをクリックし

に沿って文

ます。

字を並べま す

加工対象 は形状

プロンプトラインに「文字:ベース直線/円弧の補助線をピック」と表示されます。 ベース直線/円弧の補助線をピックします。 プロンプトラインに「文字:文字の入力」と表示されます。 文字を例えば「文字加工」と入力し、OKをクリックします。 これで、文字が指定した位置・行揃えで作図されます。 文字の形状は上面の作業平面に作 図されていなければなりません。上面 の作業平面が選択されているか確認し てください。 作図された文字は形状となっていま すので、拡大/縮小、移動、ミラー、等の 編集コマンドが使用できます。 また、1文字はグループ化されていま すので、グループ解除により、部分的な 編集が行えます。(ベーシックはグループコマ ンドがなく、グループ解除はできません。)

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3. 文字形状のポケット加工 3.1. 内部のポケット加工 この方法は通常のポケット加工と全く同様です。工具は一定のZ方向の切り込み位置で、工具が入る 領域を除去します。除去できずに残った領域は、より細い工具により除去しますが、その工具も入らな い部分は残ります。(全領域を除去したい場合はユーザー定義工具を使って後述の 3D 彫刻加工を行い ます。) 3.1.1. 加工の準備 加工|素材選択

で硬質木材を選択します。

加工|工具選択

で「スクエア エンドミル -1mm」を選択します。

3.1.2. 切削方向の設定(文字形状の内部を彫るように) 切削方向の設定(文字形状の内部を彫るように) 加工|切削方向 を選択します。

側面を「自動」 に設定します。 「自動」を選択すると、対象となる形状 の最も外側の形状の内側領域を除去し、 その内側の領域は除去されず、更にその 内側は除去するというように、交互に加工、 除去領域

非加工が設定されます。(右図参照)

選択範囲

除去領域

「A:全形状」をクリックします。 全ての形状に対して切削方向が設定されます。 もし「S:選択する」を選択した場合は「工具方向:形状選択」とプロンプトラインに表示されます。 加工する形状を範囲指定またはピックします。

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3.1.3. 加工 加工|ポケッティング

を選択します。

右の通りに設定し、OKを選択します。

右の通りに設定し、OKを選択します。

右の通り に設定し、OK を選択します。

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右の通りに設定し、OKを選択します。

すると下図の通り、ポケット加工のパスが作成されます。

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表示|ソリッド表示オプション|ソリッドシミュレーション

により、立体的な加工状態と加工後の形状が

確認できます。 ファイル|名前を付けて保存 を選択し、ファィル名を「文字内部のポケット加工」として保存しておきまし ょう。

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3.2. 外側のポケット加工(浮き彫り) 形状の輪郭の外側に対してポケット加工を行う事により、浮き彫りが可能です。 ここでは前に作図し、内部のポケット加工を行ったた文字「文字加工」を使用します。 3.2.1. 加工の準備 ファイル|メモリー消去

で、T:工具経路 をチェックし、すでにある工具経路を削除します。

3.2.2. 作業平面指定 もし、上面の作業平面が選ばれていなければ、次の作業平面指定を実行して選択します。 三次元|作業平面指定|作業平面の切断面

を選択します。

右上のグラフィックエリアで、上面をピックします。左上の三次元グラフィックエリアで上面に黄色の作業 平面が表示されます。 作図(G)|R:矩形

|で浮き彫りの外

部の除去領域を作成します。

最初の対角を 10,10、の反対の対 角を 90,290 と入力します。 加工|切削方向

を選択します。

側面を「自動」に設定し A:全形状をク リックます。これで文字の外側が除去対象となります。 まず、除去領域を比較的大きめの先端がフラットな工具でポケット加工します。 加工|工具選択 加工|ポケッティング

で「スクエア エンドミル - 10mm」を選択します。 を選択します。

右の通りに設定し、OKを選択します。

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次のダイア ログも右の通りに 設定し、OKを選 択します。

次のダイア ログも右の通りに 設定し、OKを選 択します。

次のダイア ログでは、切り残 し量を 0 と設定し、 OKを選択しま す。

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すると下図の通りのパスが作成されます。

次に小さなフラットな工具で残り部分をポケット加 工します。 加工|工具選択

で「スクエア エンドミル

- 2mm」を選択します。 加工|ポケッティング

を選択します。

3つのダイアログは、全て前回と同じ 設定とします。 すると右図の通りのパスが追加作成されま す。

表示|ソリッド表示オ プション|ソリッドシミュレーション により、確認してみま しょう。

ファイル|名前を付 けて保存 でファィル名を「文 字外部のポケット加工」とし て保存します。

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4. 3D彫刻加工 3D 彫刻加工は、ポケット加工では不可能な工具径より狭い領域の除去を可能にします。円錐形状の ユーザー定義工具の切り込み深さ(Z 位置)を連続で可変することにより、領域を完全に除去するプログラム を出力します。これは文字などのように、連続的に除去領域幅が変化する形状に対して特に有効で す。 3D 彫刻加工は輪郭加工ですが、前述のポケット加工と組み合わせることにより、広い除去領域にも狭 い除去領域にも対応できます。 4.1. 内部の3D彫刻加工 4.1.1. 加工の準備 ファイル|メモリー消去

で、A:全レイヤ消去 を選択し、全データを削除します。

前述の2.文字の作図 を参照して、3D彫刻加工用の文字として、「3D彫刻加工」と作図してください。 加工|素材選択

で硬質木材を選択します。

加工|工具選択

で「ユーザ - エングレーブ - 30 deg ポイント」を選択します。

4.1.2. 切削方向の設定(文字形状の内部を彫るように) 切削方向の設定(文字形状の内部を彫るように) 加工|切削方向 を選択します。

側面を「自動」 に設定します。 「自動」を選択する と、対象となる形状の最も外側の形状の 内側領域を除去し、その内側の領域は除 去されず、更にその内側は除去するとい 除去領域

うように、交互に加工、非加工が設定され ます。(右図参照) 選択範囲

除去領域

「A:全形状」をクリックします。 全ての形状に対して切削方向が設定されます。 もし「S:選択する」を選択した場合は「工具方向:形状選択」とプロンプトラインに表示されます。 加工する形状を範囲指定またはピックします。

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4.1.3. 3D彫刻加工 加工|3D彫刻加工

を選択します。

右の通 りに設定し、 OKを選択し ます。

右の通り に設定し、O Kを選択しま す。

すると下図の通り、3D彫刻加工のパスが作成されます。

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4.1.4. 確認 3次元|素材寸法設定

左上の3次元グラフィックエリアで外側の矩形 の上面の1辺をヒックします。すると右のダイア ログボックスが表示されますので、図の通り に設定してください。 表示|表示オプション|工具表示

と 再描画

表示|ソリッド表示オプション|ソリッドシミュレーション

で動きを確認します。(ESC キーで中断) により、立体的な加工状態と加工後の形状が

確認できます。 ファイル|名前を付けて保存 を選択し、ファィル名を「3D彫刻加工内部の彫り込み」として保存してお きましょう。

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4.2. 外側の 3D 彫刻加工(浮き彫り) 形状の輪郭の外側に対して3D彫刻加工とポケット加工を行う事により、浮き彫りが可能です。 ここでは前に作図し、内部の彫り込みを行ったた文字「3D彫刻加工」を使用します。 4.2.1. 加工の準備 ファイル|メモリー消去

で、T:工具経路 をチェックし、工具経路を削除します。

4.2.2. 作業平面指定 もし、上面の作業平面が選ばれていなければ、次の作業平面指定を実行して選択します。 三次元|作業平面指定|作業平面の切断面

を選択します。

右上のグラフィックエリアで、上面をピックします。左上の三次元グラフィックエリアで上面に黄色の作業 平面が表示されます。 4.2.3. 除去領域の外形の作図 作図(G)|R:矩形

|で浮き彫りの外部

の彫り領域を作成します。

最初の対角を 10,10、反対の対角 を 90,290 と入力します。 4.2.4. 除去領域のポケット加工 加工|切削方向

を選択します。

側面を「自動」に設定し A:全形状をクリ ックます。これで文字の外側が加工対象(除 去領域)となります。 まず、除去領域を大小の先端がフラットな工具でポケット加工します。 加工|工具選択 加工|ポケッティング

で「スクエア エンドミル - 10mm」を選択します。 を選択します。

右の通りに設定し、OKを選択します。

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次のダイア ログも右の通りに 設定し、OKを選 択します。

次のダイア ログも右の通りに 設定し、OKを選 択します。

次のダイア ログでは、切り残 し量を 2.8 と設定 し、OKを選択し ます。

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すると下図の通りのパスが作成されます。

次に小さなフラットな工具で残り部分を ポケット加工します。 加工|工具選択

で「スクエア

エンドミル - 2mm」を選択します。 加工|ポケッティング

を選択し

ます。

3つのダイアログは、全て前 回と同じ設定とします。 すると右図の通りのパスが追加作成され ます。

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4.2.5. 文字の外側の 3D 彫刻加工 次に文字の外側を3D彫刻加工し、文字の浮き彫りを完成させます。 加工|工具選択 加工|3D彫刻加工

で「ユーザ - コーン - 10mm を選択します。

右の通りに設定し、OKを選択します。

右の通りに設定し、OKを選択します。

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x

45 deg」を選択します。


すると下図の通り、3D彫刻加工 のパスが作成されます。

4.2.6. 確認 表示|表示オプション|工具表示

を選択し、

表示|表示オプション|再描画

を選択し

て動きを確認します。 表示|ソリッド表示オプション|ソリッドシミュレーション 確認できます。

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により、立体的な加工状態と加工後の形状が


5. 3D サーフェース上の形状(文字)の加工 ここでは 3D サーフェース上に形状を(文字形状も)加工する方法について説明します。 3D サーフェースの作成を使用しますので、アドバンスド以上のミルまたはルータが必要です。 また 3D サーフェース加工を行う場合はアドバンスド 3D3 軸以上のミルまたはルータが必要です。 3D サーフェースに水平からの傾斜が大きい部分がある場合は、工具を傾斜させる必要がありますので、 アドバンスド 3D5 軸のミルまたはルータが必要です。 手順としては、 ・Alpha CAM 内でサーフェースを作成(アドバンスド以上のミルまたはルータが必要) ・サーフェースを加工(3 軸 3D 以上のミルまたはルータが必要) ・上面の作業平面上にポケット加工や 3D 彫刻加工のパスを作成する 今回は前述の「4.2. 外側の 3D 彫刻加工(浮き彫り)」の形状から作成します。 ・作業平面上に作った加工パスをサーフェースに投影、または張り付ける 事で実現します。 5.1. 3D サーフエースの作成 5.1.1. 準備 ファイル|メモリー消去

で、T:工具経路 をチェックし、工具経路を削除します。

5.1.2. 3D サーフエースを作成するための断面線を作図 右側面に断面線となる円弧を作図します。 三次元|作業平面指定|作業平面の切断面

を選択します。

右上のグラフィックエリアで、右側面をピックします。左上の三次元グラフィックエリアで右側面に黄色の 作業平面が表示されます。 作図(G)|R:円弧

|S:3 点 を選択します。

コマンドプロンプトに円弧:開始点と表示されますので、0,0 と入力します。 円弧:第 2 点と表示されますので、150,20 と入力します。 円弧:終点と表示されますので、300,0 と入力します。 右図の円弧が作図されます。 次に手前側面に断面線となる円弧を作図します。 三次元|作業平面指定|作業平面の切断面

を選択します。

今度は左下のグラフィックエリアで、底面をピックします。左上の三次元グラフィックエリアで手前側面 に黄色の作業平面が表示されます。

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作図(G)|R:円弧

|S:3 点 を選択します。

コマンドプロンプトに円弧:開始点と表示されますので、 0,0 と入力します。 円弧:第 2 点と表示されますので、50,20 と入力しま す。 円弧:終点と表示されますので、100,0 と入力しま す。 右図の円弧が作図されます。 5.1.3. スイープ(2 スイープ(2 曲線掃引)による 3D サーフエースを作成 作図(G)|3:3D サーフェース

を選択します。

3D サーフェースダイヤログで スイープ(2 曲線掃引)を選択し、「断面を掃引線に沿って回転」は 「いいえ」を選択します。 コマンドプロンプトに「開始断面をピック」と表示されますので、3D グラフィックエリア(左上)で、手 前側面の円弧をピックします。 コマンドプロンプトに「掃引する曲線をピッ ク」と表示されますので、3D グラフィックエリア(左上) で、右側面の円弧をピックします。 サーフェース作成のダイアログはそのままOKを 選択します。 右図のように 3D サーフェースが作図されます。

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5.2. 3D サーフェースの加工 3D サーフェース加工はアドバンスド 3D3 軸以上のミルまたはルータが必要です。 三次元|作業平面取消 加工|工具選択

を選択します。

で「ボール エンドミル - 20mm」を選択します。

加工|3:3D サーフェース加工 を選択します。

右の通りに設定し、OKを選 択します。(右図は 3D5 軸の画面 で、下図は 3D3 軸の画面です。)

右の通りに設定 し、OKを選択しま す。

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「早送りレ ベル」と「サーフェー ス上方の切削送 り開始距離」を右 の通りに設定し、 OKを選択しま す。他はそのま までかまいませ ん。

切削の幅を 1mm に、 切削方向を 90゜に設定し、 OKを選択します。

すると右図の用にサーフェースの加工パスが作成されます。 特殊操作|A:APS レイヤー

で T:工具経

路のチェックを外し、非表示にします。

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5.3. 上面の作業平面上にポケット加工や 3D 彫刻加工のパスを作成 加工パスの作成方法は前述の「4.1. 内部の 3D 彫刻加工」や「4.2. 外側の 3D 彫刻加工(浮き彫 り)」方法と同一ですが、加工は最終的には曲面であるサーフェースに対して行われます。そのため、ポケット 加工は先端がフラットな工具ではなくボールの工具を使用し、切削幅を工具Rの数十分の1にして、滑らか な面が形成されるようにします。今回は前述の「4.2. 外側の 3D 彫刻加工(浮き彫り)」の形状から作成 します。 5.3.1. 作業平面指定 上面の作業平面を選択します。 三次元|作業平面指定|作業平面の切断面

を選択します。

右上のグラフィックエリアで、上面をピックします。左上の三次元グラフィックエリアで上面に黄色の作業 平面が表示されます。 5.3.2. 除去領域のポケット加工 加工|切削方向

を選択します。

側面を「自動」に設定し A:全形状をクリックます。これで文字の外側が加工対象(除去領域) となります。 まず、除去領域を先端がボールの工具でポケット加工します。今回は単一の工具のみでポケッティングを行い ます。そのため工具の大きさは、3D彫刻加工のための切り残しを含めても、除去領域をほぼ全て除去で きる径を選択します。平面での浮き彫りのように最初は比較的大きな工具を使用し、後で残った領域を小 さな工具で除去することもできますが、先端がボールの工具を使用しますので、両工具の境目に段差が残 ります。(段差が残ってもかまわない場合はこの方が加工時間が短くなります。) 加工|工具選択 加工|ポケッティング

で「ボール エンドミル - 5mm」を選択します。 を選択します。

右の通りに設定し、OKを選択します。

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次のダイアロ グも右の通りに設定 し、OKを選択しま す。

次のダイアロ グも右の通りに設定 し、OKを選択しま す。

次のダイアロ グでは、切り残し量 を 3 と設定し、OK を選択します。

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すると下図の通りのパスが作成され ます。

もし次に、小さな工具で残り部分をポケット加工する場合は、5.3.2.の工具選択から繰り返します。

5.3.3. 文字の外側の 3D 彫刻加工 次に文字の外側を3D彫刻加工し、文字の浮き彫りを完成させます。 加工|工具選択 加工|3D彫刻加工

で「ユーザ - コーン - 10mm を選択します。

右の通りに 設定し、OKを選 択します。

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x

45 deg」を選択します。


右の通り に設定し、OKを 選択します。

すると右図の通り、3 D彫刻加工のパスが作 成されます。

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5.4. 作業平面上に作った加工パスの 3D サーフエースへの投影、張付 三次元|3D 投影

を選択します。

右図の通り設定し、OKを選択します。

右図の通り設定し、OKを選択します。 (5軸のみ)

右図の通り設定し、OKを選択します。

右図の通り設定し、OKを選択します。 コマンドプロンプトに「投影する項目を選択.. .」と表示され ますので、 「A:全て」を選択し、 「完了(ESC)」を選択します。 これで、上面の作業平面上の加工パスが、サーフェースに投影されま す。

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5.4.1. 確認 表示|表示オプション|工具表示

を選択し、

表示|表示オプション|再描画

を選択して

動きを確認します。 表示|ソリッド表示オプション|ソリッドシミュレーション

により、立体的な加工状態と加工後の形状が確

認できます。

ファイル|名前を付けて保存 を選択し、ファィル名を「3D彫刻加工サーフェース浮き彫り」として保存してお きましょう。

同じように加工パスの 3D サーフエースへの張付も行うことができます。

以上で終了です。お疲れさまでした。

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3D_Engrave