ものを削って過ごす

　アルミに転造タップでトラブると言うとだいたいが溶着からくる物ではないでしょうか。ダイカストみたいなSi多めな材料では転造タップはとても有効でトラブルも少ないと思いますが、アルミニウム合金としては最も一般的なA5052などでの転造タップは注意が必要です。

　溶着を防ぐ手段の１つとして被削材との親和性の低いコーティングが挙げられ、アルミ加工で実績の高いコーティングとして真っ先に上がるのがDLCコーティングではないでしょうか。

　所がタップメーカー各社へタップへのDLCコーティングの適用を聞いてみると、どこもあまり良い話をしてくれません。

　曰く、DLCコーティングはそもそも密着性があまり良くなく、特に超硬に比べて軟らかいハイスへのDLCコーティングでは、剥離のトラブルが避けがたい為なんだそうです。で、色々と研究した結果として世の中に出してるのが今の製品ラインナップなんだとか。

　え〜、そんな事言ったってさぁ、アメリカじゃ違う事言って売ってるじゃん(注：リンク先PDF)とか個人的には思うわけです。

　またDLC以外にもアルミの溶着が少ないコーティングとしてはCrN、CrC/C、ZrN、TiB2など、色々と切削工具や金型などで効果を上げている物はありますが、そういった物は駄目なんでしょうか？

　１つは泣く子も黙る高額工具メーカーで有名な（と勝手に思っている）EMUGEのイノフォーム 1-AL/E-SN-PM-GLT-8（注：リンク先PDF） という、DLCコーテッドフォーミングタップ。型式覚えられません。

　もう１つは世界初の超硬スローアウェイ工具の特許取得など、超硬工具のパイオニア的企業であるとされるWIDIA（の傘下に入っている）GTDという、タップメーカーとして140年以上もの歴史があるそれはそれはありがたいブランドのタップ、GT22 • Metric DIN 2174 • Form C Semi-Bottoming Entry Taper です。

　とりあえずテストとして200穴ほど加工してみた限りでは、国産のTiCNコーテッドタップに比べるとねじ山がとても綺麗です。これがどれくらい続くのかは分かりませんが。

　一方ちょっと困るのが基本的な寸法諸元が DIN 2174 に基づいて作られている所。分かり易く言えば国産タップ（JIS規格）とシャンク径が違う。その為に近年お流行りのメガシンクロタッピングホルダなどが使えません。まぁコレットで咥えれば良いので大した問題ではないか。

　あと言うまでも無くやたら高い。

　実戦配備して数万穴くらいやって良い結果が出たら、もう１度国内タップメーカーさんに言ってやろうと思う。タップにDLCだって上手くやれば使い物になるじゃん、と。いやまだそれは分かりませんが。

　もしやっぱダメだねーという結果だったら、確かに仰る通りでした m(_ _)m と謝罪致しますので代わりにもっと良いの作って下さい。

　こんな高級工具そう気易く買える物ではありませんが、アルミだったらむしろTiNとか、あるいは超硬ロールタップなんかも中々良い具合だよというまことしやかな情報もあります。でも何かそれじゃ面白く無いんだよね〜。

追記 2018.01.15

　ちなみに世界最大の工具メーカーであるサンドビックさんを探してみると、DLCの転造タップ（M3〜M8）もCrNの転造タップ（M3〜M12）もちゃんとラインナップしている模様。もう少しサイズ増やして欲しいけど。あと残念ながらこちらもやっぱりDIN規格。

　また見積貰ってあんまり高く無かったら使ってみたいなぁ。

　以前に裏面取り用の工具をまとめた事がありますが、まだまだ裏面取り加工のプログラムは一般的でないのか、CAM によって対応状況に差があるように感じます。

　Mastercam なんかは比較的ツールパスが豊富なので、ライセンスさえあればワークに合わせて色んな方法でパスが作れるので何とかなる事は多いですが、それでも裏面取りの為の専用ツールパスがあるわけではありません。また HSMWorks の様な非力な CAM では裏面取りの様なアンダーカットの加工が苦手な感じ。

　特に曲面形状の裏面取りは CAM がきちんと対応していないと結構面倒です。

　そこでそういう裏面取りに対応していない3次元CAMでも出来そうな、球型のボールエンドミルを使った汎用的な方法を１つ紹介したいと思います。

手順

　まずは簡単なパイプの横穴の様なケース。

　とりあえず加工したいモデルの面取りを適当に作図します。

図1 円筒横穴の裏面取り

　次に面取りフェースからオフセットサーフェスを作ります。オフセット量は加工に使う球型ボールの半径分になります。このサーフェスが球型ボールエンドミルの中心が通る所になります。

図2 オフセットサーフェス

　オフセットサーフェス上にツールパスラインを作図するにはアイソパラメトリック曲線（UVカーブ）が利用出来ます。因みにSolidworksではスケッチツールの『面カーブ』コマンドを使います。

図3 オフセットサーフェスのアイソパラメトリック曲線を抽出

糸面取りであればツールパスラインは中央に１本あれば良いですが、必要に応じて複数描いてもOKです。

　あとはこのカーブ上を工具が通る様に『3D輪郭』とか『トレース』とかのツールパスを作成しますと、こんな感じになります。

図4 面取り加工の動き

　球型ボールエンドを使う利点としては、工具の向きが自由になる所が挙げられます。何らかの事情があって横穴の方から工具を突っ込む事が出来ない場合には別の方向から加工する事になりますが、工具の向きが変わっても球型ボールの中心が辿る経路は変わらないので作図は共通で行けます。

図5 別の方向から

図6 形状が変わっても

図7 同じくオフセットして

図8 UV曲線抽出して必要に応じてアプローチを追加し

図9 加工の動き

　如何でしょうか。工具は基本的に球型ボールエンドミル（場合によっては普通のボールエンドミルも）しか使えませんが、加工形状の制限は少なく、作図も比較的簡単な方だと思いますので、投影加工ではなく深さも3D曲線に沿って加工するツールパスがあれば大体どんなCAMでも作れそうな方法だと思います。因みに上のアニメーションGIFのツールパスは HSMXpress（ HSMWorks の無料版で2.5Dまでの加工に対応）で作成しました。面沿いなどの3Dのツールパスが無くても可能という事です。

　今回は特に裏面取りの事例を取り上げましたが、この方法は別に裏面取りに限らず面沿い加工全般に適用可能です。例えば Fusion 360 の CAM は HSMWorks とほぼ同じものですが、HSMWorks にはある『面沿い』がありません。まぁもともと HSMWorks の面沿いはあまり出来が良くないので、そこらの問題があって移植されなかったのだと思いますが、面沿いが無いと何かと不便です。そういう時にもこの方法が利用出来ると思いますので、DIY界隈の方や CAM の吐き出すパスの品質に満足出来ない方は試して見て下さい。

　相変わらずの需要がよく分からないNCマクロネタです。

　機械の段取り時に使う様なプログラムは、それを単体で直接動かしたい時もあれば、別のプログラムからサブプログラムとして呼び出したい時もあったりしますよね？無いですか？

　単体で動かすプログラムは最後M30かM2で終了させますが、サブプロとして利用する場合にはM99で終わらせないとメインプログラムに戻ってくれません。

　従ってそのようなメインプログラムにもサブプログラムにも成り得るプログラムでは、どちらの状態で実行されているか判断して終了のMコードを切り替えてやる必要があります。

　今回はそんな処理をするマクロの例を紹介します。

サンプル1

%
O1234 (SAMPLE PROGRAM 1)


#30 =99. (M99)
IF[#4000 NE #4115] GOTO9900
#30 =30. (M30)

N9900 (END OF PROGRAM)
M#30
%

解説1

　システム変数 #4000 はメインプログラム番号、#4115 はそのプログラム自体のプログラム番号が格納されている変数です。サブプロ実行中は #4115 にサブプログラム番号が入ります。従って #4000 と #4115 が同一か否かで、そのプログラムがメインプログラムとして実行されているのか、それともサブプログラムとして呼ばれているのかが判別出来ます。

　因みにMDIで動かした場合には #4000 は“空”(#0）です。

　M99/M30 はわざわざ変数を介さなくても直接指令すれば良さそうなもんですが、これにはちょっとした理由があります。機械のパラメータ設定によりますが、外部機器からプログラムを読み込む際にM99やM30があるとそこで読み込みが止まってしまう機械があります。その様な機械でプログラムの後半が欠落するのを防ぐため、直接指令するのを避けました。

サンプル2

　動作確認しておｋと思ったら、世の中には #4000 が無い制御装置もあるみたいなので別の方法を考えました。

(SAMPLE PROGRAM 2)
#13 =#4113 (MODAL M CODE)


#30 =99. (M99)
IF[#13 EQ 98.] GOTO9900
#30 =30. (M30)

N9900 (END OF PROGRAM)
M#30

解説2

　システム変数 #4113 には直前に指令されたMコード番号が格納されています。

　プログラム先頭で #4113 を調べた場合、もしこのプログラムが別のプログラムから M98 にてサブプロ呼び出されていた場合には #4113 には 98 が入っている筈です。一方メインプログラムとして実行された場合には #4113 には 0 か 2 か 30 の何れかが入っていると思います（処理系依存）。

　この方法ではサブプログラム呼び出しではなく、G65 のマクロ呼び出しされた場合にそれを判別出来ません。FANUCなら #4012 (G65,G66,G67) のシステム変数にてマクロ呼出しされたかどうかを調べる事が出来ますが、ブラザーのNC (CNC-C00) では #4012 は G66,G67 しか返さないようで、G65で呼ばれたかどうかが判別出来ません。

おわり

　そんなのM98Pするだけのプログラム１個置いときゃ良いじゃん、なんて事は決して口にしてはいけません。