JP2006088177A - Method for manufacturing pattern for lost foam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳造の際の溶湯によって消失する消失用模型の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a disappearing model that disappears due to molten metal during casting.
従来から鋳造によって製品を作る場合には、鋳型の内部に形成される空間に溶湯を注ぎ込み、溶湯の冷却後に鋳型を外して製品を取り出すものである。鋳型を製造する方法としては、木型法と呼ばれる方法が従来から知られている。木型法は、製品と同一形状の木型を作り、その木型を砂や石膏で反転型を繰り返し作りながら、最終的に製品を鋳込むための鋳型(上型と下型)を形成するものである。 Conventionally, when a product is produced by casting, the molten metal is poured into a space formed inside the mold, and after the molten metal is cooled, the mold is removed and the product is taken out. As a method for producing a mold, a method called a wood mold method has been conventionally known. In the wooden mold method, a wooden mold with the same shape as the product is made, and the mold (the upper mold and the lower mold) for finally casting the product is formed while repeatedly creating the inverted mold with sand or gypsum. Is.
この木型法では、木型を作らなければならないが、木型の製造にはコストが高くつくという欠点があった。木型は保管やメンテナンスが必要なため、管理費が高くつくという欠点もあった。また、木型は3次元ソリッドデータやCAD/CAMが利用できないことから、類似の木型への応用ができないものである。更に、木型法では、製品の内部に空間を有する場合には中子を使用しなければならず、中子を製造する費用がかかるものであった。また、木型を抜くための抜き勾配が必要となる等、複雑な製品を作る際には高度な技術を必要とした。その上、出来あがった製品にバリが出るため、仕上げ加工が必要であった。 In this tree pattern method, a tree pattern must be made, but there is a drawback that the cost of manufacturing the tree pattern is high. Since the wooden mold requires storage and maintenance, it also has the disadvantage of high management costs. In addition, since the three-dimensional solid data and CAD / CAM cannot be used for the tree pattern, it cannot be applied to similar tree patterns. Furthermore, in the wooden mold method, when there is a space inside the product, the core has to be used, which is expensive to manufacture the core. In addition, advanced technology was required when making complex products, such as the need for drafts for extracting wooden molds. In addition, burrs appear in the finished product, and finishing was necessary.
この木型法の欠点を改良する鋳造法として、特許文献1に示すフルモールド鋳造法が提案されている。ここで、フルモールド鋳造法による製品の鋳造方法を、図3乃至図5に基づいて説明する。フルモールド鋳造法では、先ず発泡ポリスチレン等の消失性発泡体(高温の溶湯によって消失する性質の発泡体)を素材とする消失用模型30(図3)を金型によって製造する。消失用模型30は、最終的な製品と同一形状の製品部32と、その製品部32と連絡する湯導入部34とを一体に形成したものである。
As a casting method for improving the drawbacks of the wooden mold method, a full mold casting method shown in Patent Document 1 has been proposed. Here, a product casting method by the full mold casting method will be described with reference to FIGS. In the full mold casting method, first, a disappearance model 30 (FIG. 3) made of a disappearable foam such as expanded polystyrene (a foam having a property of disappearing by a high-temperature molten metal) is manufactured by a mold. The
次に、図4に示すように、発泡ポリスチレン等の消失性発泡体で作った消失用模型30を枠36内に入れ、砂鋳型38で消失用模型30を埋める。その際に、湯導入部34の自由端を砂鋳型38から露出させておく。その後、湯導入部34の開口部から最終製品の素材の溶湯を流し込む。溶湯は、消失性発泡体である消失用模型30を溶かしながら、消失用模型30の全体に行き渡る。これによって、消失用模型30の容積は、最終製品の素材と入れ替わる。最終製品の素材としては、金属だけでなく、ウレタン等の合成樹脂等も含まれる。
Next, as shown in FIG. 4, the disappearing
溶湯の冷却後、枠36を外して砂鋳型38を壊すことで、図5に示す製品部40と湯導入部42とから成る鋳造品44を取り出すことができ、その後、製品部40と湯導入部42とを切断することで、製品部40を最終製品とすることができる。消失性発泡体から成る消失用模型30を金型によって作るため、消失用模型30の表面精度をきめこまやかな仕上げ面とすることができる。このように、砂鋳型38から取り出した製品部40の表面はきめ細やかな仕上げ面になっているので、製品部40の表面を改めて仕上げ加工する必要が無い。
After the molten metal is cooled, the
フルモールド鋳造法においては、消失性発泡体を素材とする消失用模型30を作るための金型(図示せず)を作らなければならなかった。最終製品の大きさや形状にもよるが、金型の製造費用は一般に数十万円から数百万円もする高価なものである。金型が高価であるため、最終製品即ち消失用模型30を大量に作る場合にのみ、フルモールド鋳造法が適用されていた。
In the full mold casting method, it has been necessary to make a mold (not shown) for making the disappearing
最終製品を大量に製造する場合には、消失用模型30を作るための金型を製造してもコスト的に見合うが、最終製品を少数だけ製造する場合には、高価な金型を作ることはコスト的に見合わないため、フルモールド鋳造法によって少数の最終製品は作ることができなかった。このため、最終製品を少数だけ製造する場合には、従来は木型法を採用していた。しかし、木型の製造に時間がかかるため、製品の発注を受けてから製品の納期までに最低でも約2週間の期間がかかり、発注先からの最終製品の納期の短縮要求に応えることができないという欠点があった。仮に、コストを考えないでフルモールド鋳造法を採用するとしても、消失用模型30を作るための金型の製造に時間がかかるため、製品の発注を受けてから製品の納期までに、木型法と同様に最低でも約2週間の期間がかかり、発注先からの最終製品の納期の短縮要求に応えることができないものであった。
If the final product is manufactured in large quantities, it is reasonable to make a mold for making the
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、少数を安価なコストで生産でき、しかも従来方法と比べて最終製品の納期を大幅に短縮できる消失用模型の製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a method for producing a disappearing model that can produce a small number at a low cost and can significantly reduce the delivery time of the final product compared to the conventional method. It is what.
上記目的を達成するための本発明は、消失性発泡体のブロックを保持装置で保持し、加工工具を加工機械で保持し、前記保持装置と前記加工機械とを相対的な位置や角度を自由に変更できるように設定し、前記加工工具で前記ブロックから消失用模型を直接作成するするようにしたものである。本発明は、最初の1個目の消失用模型を製造する際の前記保持装置と前記加工機械との相対的な位置や角度をコンピュータに記憶させ、2個目以降の消失用模型の製造時に前記コンピュータで最初の1個目の前記保持装置と前記加工機械とを相対的な位置や角度をトレースさせるようにしたものである。本発明は、前記加工工具が先端の半球状部とそれに続く円筒状部から成るようにしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention holds a block of an extinguished foam by a holding device, holds a processing tool by a processing machine, and allows the holding device and the processing machine to be free from relative positions and angles. The vanishing model is directly created from the block with the processing tool. The present invention stores a relative position and angle between the holding device and the processing machine when manufacturing the first first disappearance model in a computer so that the second and subsequent disappearance models are manufactured. The computer is configured to trace the relative position and angle of the first first holding device and the processing machine. In the present invention, the processing tool is composed of a hemispherical portion at the tip and a cylindrical portion following the semispherical portion.
本発明は、少数の消失用模型を製造する際に適用するもので、消失性発泡体から成るブロックに加工工具で直接消失用模型を作成製造する。本発明では、木型や金型を作る必要がないので、製造コストが安価で、しかも少数の消失用模型の製造時間を大幅に短縮できる。この結果、多品種少数の製品の製造に適し、かつ短い納期の要求にも応じることが出来る。 The present invention is applied when a small number of vanishing models are manufactured, and a vanishing model is directly produced and manufactured with a processing tool in a block made of a vanishing foam. In the present invention, since it is not necessary to make a wooden mold or a metal mold, the manufacturing cost is low, and the manufacturing time of a small number of disappearing models can be greatly shortened. As a result, it is suitable for manufacturing a small variety of products and can meet the demand for short delivery times.
次に、本発明を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る消失用模型の製造方法に使用する加工工具の一例の正面並びに側面を示す図である。本発明に用いる加工工具10は、先端側の半球状部12とそれに続く円筒状部14とを一体に連結したものである。半球状部12において、高さHは半径(1/2D)よりも大きいものであっても、小さいものであっても構わない。即ち、本発明における“半球状”は、先端中央部が突出していれば良く、必ずしも球を半分に切断した形状に限るものではない。半球状部12は、複数個の刃が天頂部からスパイラル状に円筒状部14との連絡部まで延びたものが好ましい。また、円筒状部14に形成される刃は、半球状部12からスパイラル状に伸びたものを円筒状部14の軸方向の端まで延びるものが好ましい。この加工工具10の刃は、加工する消失性発泡体の表面をきめ細かに仕上げるものを用いる。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the front and side of an example of a processing tool used in the method for manufacturing a disappearance model according to the present invention. The
次に、加工工具10を使用して消失用模型を製造する方法を図2に基づいて説明する。図2に示すように、加工工具10を、例えばボールミルのような加工機械16に取り付ける。この加工機械16は地面に据え付ける。発泡ポリスチレン等の消失性発泡体から成るブロック18を用意し、このブロック18を保持装置20のチャック22で保持する。保持装置20は、地面(加工機械16)に対して上下左右斜め等自由な方向に位置や角度を変えることができるものとする。即ち、消失性発泡体から成るブロック18は、加工工具10に対して位置や角度を自由に変えることができるよう設定されている。なお、加工工具10(加工機械16)を地面に対して位置を移動しないで、ブロック18(保持装置20)を地面に対して位置を移動可能としたが、その反対に、加工工具10(加工機械16)を地面に対して位置を移動可能とし、ブロック18(保持装置20)を地面に対して位置を移動しないようにしても良い。即ち、加工工具10とブロック18とは一方が他方に対して相対的に位置や角度を変えて自由に移動できるようにすれば良く、その操作をコンピュータ23によって行う。
Next, a method for manufacturing the disappearance model using the
加工工具10の半球状部12は、ブロック18に対して溝やくぼみや曲面を形成加工する際に使用する。一方、加工工具10の円筒状部14は、平面を形成加工する際に使用する。加工工具10とブロック18とは一方が他方に対して相対的に自由に角度を変えて移動可能に設定されているので、どのような形状のものでも形成加工することが出来る。この結果、加工工具10を使用して消失性発泡体から成るブロック18から、例えば図3に示す消失用模型24を直接加工して作ることが出来る。消失用模型24は、説明の便宜上から従来の金型で作った消失用模型(図3で示す消失用模型30)と同一形状とする。この消失用模型24は、製品部26(従来の金型で作った製品部40と同一形状)と湯導入部28(従来の金型で作った湯導入部42と同一形状)とを連結した形状のものである。
The
本発明では、半球状部12と円筒状部14から成る加工工具10によって、溝やくぼみや曲面や平面を形成加工するので、加工工具10を取り替える必要がない。このため、複数の加工工具を使用するものと比べて、半球状部12と円筒状部14から成る加工工具10を使用すれば、加工時間を短縮することが出来る。
In the present invention, the
以上のように本発明は、発泡ポリスチレン等の消失性発泡体のブロック18から、加工工具10を使用して所望の形状の消失用模型24を直接作り出すものである。発泡ポリスチレン等の消失性発泡体は加工性が良く、しかも3次元ソリッドデータやCAD/CAMが簡単に利用できるという利点がある。また、最初の1個目の消失用模型24をブロック18から作る際に、コンピュータ23に保持装置20と加工機械16との相対的な位置や角度を記憶させ、2個目以降の消失用模型24の製造時に、コンピュータ23で最初の1個目の保持装置20と加工機械16との相対的な位置や角度をトレースさせる。これによって、2個目以降の消失用模型24の製造時間を大幅に短縮することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the
以上のように本発明では、少数の製品の製造依頼があった場合に、少数の消失用模型24を短期間に作ることができるので、その消失用模型24を使用してフルモールド鋳造法によって少数の依頼個数の製品を短期間に製造することができる。本発明では、従来の木型法と比べて木型を作る必要が無いため、少数の消失用模型24を短期間に作成できる。その少数の消失用模型24を使用して、少数の最終製品を短期間に製造することができ、少数の最終製品の納期を大幅に短縮できる。また、本発明は、従来のフルモールド鋳造法と比べても、消失用模型30を作るための高価な金型を作る必要がないため、製造コストが安価となるだけでなく、少数の場合に消失用模型24を短期間に製造できるので、最終製品を短期間に納入することが出来る。更に、加工工具10に仕上用の刃を使用することで、消失用模型24の表面をきめこまやかなものとすることができ、鋳放し(鋳造後の表面加工が不要)で製品とすることができる。
As described above, in the present invention, when a small number of products are requested to be manufactured, a small number of
10 加工工具
12 半球状部
14 円筒部
16 加工機械
18 ブロック
20 保持装置
23 コンピュータ
24 消失型模型
26 製品部
DESCRIPTION OF
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JP2004274546A JP2006088177A (en) | 2004-09-22 | 2004-09-22 | Method for manufacturing pattern for lost foam |
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