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実践教育の事例

印刷用ページを表示する 掲載日:2013年1月10日更新

実践教育の事例   科目「金型設計製作」

精密機械技術科では、アイディアを具現化する精密機械加工、金型設計、機械設計技術を学び、高精度な機械製品・部品を製作する実習を行います。

本校には、高精度の精密部品を製作できる5軸工作機械(マシニングセンタ)があります。工作機械とは、「エンドミル」や「ドリル」などの工具を使用して、材料に穴を開けたり、表面を削り取ったりして、材料を所定の形状へと加工するための機械です。最新の工作機械には、機械を動かすための様々な指令を出す「数値制御装置(NC)」がついており、工具が移動する位置情報(X,Y,Zの座標位置)や工具を動かすスピードなどの情報を含んだ「NCデータ」と呼ばれるプログラムによって制御されます。

複雑な形状を加工するために、複数の軸を同時に制御するためには3次元CAD/CAMシステムを用いて設計します。CAD(キャド)とは、パソコンの画面上で図面を作成するためのソフトウェアです。パソコン、携帯電話、自動車など身の回りにある様々な工業製品は、すべてCADで描かれた図面をもとに製造されています。CAM(キャム)とは、パソコン上でNC工作機械の加工プログラム(NCデータ)を作成するソフトウェアです。CAD/CAMシステムでは、設計からNCデータの作成までを行います。

当科では、色々な工作機械を使い加工の基本から金型製作までの加工技術を学ぶと共に、コンピュータ制御の工作機械(NC工作機械)についても、プログラミングから加工まで、段階的に習得する事が出来ます。応用実習としての金型設計製作では、3次元CAD/CAMによる設計作業から各部品加工、組立、射出成型機による成形作業までの一連の工程を行います。

    工作機械

         5軸工作機械(マシニングセンタ)

精密部品

           精密部品の制作

CAD

      CAD/CAM/CAE(設計・製造・解析)

金型       

                       金型からできる工業製品

 

実習事例として「金型設計製作」の実習を紹介します。本実習では、金型製作の中で高精度な部品加工や、それを組み立てるための高い技術力を身につけられます。金型加工だけではなく様々な機械の取り扱い方を学び、就職に活かすことができます。

「金型設計製作」では、プラスチック製品を作るもとになるもの「プラスチック金型」を設計製作します。最初に3DCAD(3次元立体画像をコンピュータでつくる)を使って機械設計を行い、2D(2次元)で製作図面を作成します。この図面を使用してフライス盤や旋盤で金属を削っていきます。加工の際は、できるだけ短時間できれいに加工するための順序や方法を考えつつ、「工具が折れないように」「材料が熱をもって変形しないように」「工具が機械にぶつからないように」工具を動かすスピードや回転速度に工夫を凝らしながら加工を行います。

次に3次元CAD/CAM技術を利用してコンピュータ制御の工作機械により金属部品を加工していきます。加工された部品は精度よく正確につくられているか3次元測定で確認します。求める精度は10μmです。自分たちで製作した部品と購入した部品を図面通りに組み合わせ「プラスチック金型」が完成します。最後に射出成形機でプラスチック成形を行います。射出成形機を利用すればプラスチック製品を早く大量に作ることができます。身の回りのプラスチック製品の作り方を理解できます。

授業風景