JP2011056579A - Method for producing casting, method for producing casting mold, and casting mold - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鋳物の製造方法、鋳型の製造方法、および鋳型に関し、特に、より精度良く鋳物を成形できるようにした鋳物の製造方法、鋳型の製造方法、および鋳型に関する。 The present invention relates to a casting manufacturing method, a mold manufacturing method, and a mold, and more particularly, to a casting manufacturing method, a mold manufacturing method, and a mold that can mold a casting with higher accuracy.
従来から、釣りに用いる疑似餌(ルアー)の一種であるメタルジグや鉄道模型などには、鉛や亜鉛などを鋳造して、成形されるものが多い。 Conventionally, many metal jigs and railroad models, which are a type of pseudo bait used for fishing, are molded by casting lead or zinc.
図1は、メタルジグや鉄道模型などの、従来の製造方法を説明する図である。原型である模型11の周囲に石膏を流し込んで、模型11が型取りされ、石膏型12が作成される。そして、石膏型12にウレタン樹脂を流し込むことにより、模型11に対応する形状の雄型13が作成される。さらに、雄型13の周囲にシリコン樹脂を流し込んで凝固させ、シリコンゴム(シリコン樹脂)で鋳型14が作成される。鋳型14は、いわゆる量産型である。そしてさらに、鉛や亜鉛などが鋳型14に鋳込まれて、鋳物である最終的な製品15が成形される。
FIG. 1 is a diagram for explaining a conventional manufacturing method such as a metal jig or a railway model. Gypsum is poured around the
従来、写真や絵画などの写実的な被写体をスキャナで読み取り、コンピュータによりデジタルデータ化し、該デジタルデータに画像修正を施してネガフィルムを形成し、該ネガフィルムを写真製版により印刷版に形成し、該印刷板を原型の一部としてロストワックス鋳造法により貴金属アクセサリー、特にペンダントや指輪を製造することも提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a photorealistic subject such as a photograph or a picture is read by a scanner, converted into digital data by a computer, an image correction is applied to the digital data to form a negative film, and the negative film is formed into a printing plate by photolithography. It has also been proposed to manufacture precious metal accessories, particularly pendants and rings, by the lost wax casting method using the printing plate as a part of the original pattern (see, for example, Patent Document 1).
ところが、模型11の形状と製品15の形状とは、長さを基準として、通常、10%程度の差違が生じる。これは、製造工程において、石膏型12、雄型13、および鋳型14に収縮が生じるためである。3次元の各方向において、この収縮の割合は、一定ではなく、模型11(製品15)の形状により、異なる。従って、模型11の形状に対して、製品15の形状には、ねじれ状の歪みが生じることも多い。
However, there is usually a difference of about 10% between the shape of the
そこで、最終的に得たい製品15の形状から、石膏型12、雄型13、および鋳型14における収縮を考慮して模型11が作られる。この模型11の形状は、製品15の形状から、経験的に決められる。
Therefore, the
しかしながら、製品15の設計図を描いたとしても、従来の製造方法では、製品15の誤差を1%以下にすることは、極めて困難である。特に、エッジや細かい線などはつぶれてしまい、また、直線や一定の曲率の面(一様な面)を形成することは難しい。シリコンゴムで形成される鋳型14を作成する段階で、鋳型14を切削または研磨することも考えられるが、粒状に裂けるように削れてしまうので、所望の形状に成形することはできない。さらに、鋳型14を精度良く成形したとしても、鋳型14がシリコンゴムで形成されるので、密度の比較的高い鉛や亜鉛を流し込むと、鋳型14が変形してしまう。
However, even if a design drawing of the
特許文献1に記載の発明を用いたとしても、被写体に対して、貴金属アクセサリーを精度良く製造することは困難である。
Even if the invention described in
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より精度良く鋳物を成形できるようにするものである。 This invention is made | formed in view of such a condition, and enables it to shape | mold a casting more accurately.
本発明の第1の側面の鋳物の製造方法は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から形成される鋳物を製造する製造方法であって、前記鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データを取得する測定ステップと、前記位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成する生成ステップと、前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形する切削ステップと、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を前記鋳型に鋳込む鋳造ステップとを含む。 The casting production method according to the first aspect of the present invention is a production method for producing a casting formed of lead, tin, or zinc, or an alloy containing lead, tin, or zinc as a main component. A step of measuring a position of a surface point of the model of the model in a three-dimensional space, obtaining position data indicating the position of the point, and a generating step of generating a machining program for cutting using the position data And a cutting step in which a mold is formed by cutting a resin having a maximum operating temperature of 250 ° C. or more and a Rockwell hardness of R20 or more using the processing program, and lead, tin, zinc, or lead And a casting step of casting an alloy mainly composed of tin or zinc into the mold.
前記生成ステップにおいて、前記模型の面であって、3次元空間上の面を示す面データに前記位置データを変換し、前記面データから前記加工プログラムを生成することができる。 In the generating step, the processing data can be generated from the surface data by converting the position data into surface data indicating the surface of the model and indicating a surface in a three-dimensional space.
前記切削ステップにおいて、前記加工プログラムを用いて、フッ素樹脂またはポリイミドを切削して前記鋳型を成形することができる。 In the cutting step, the mold can be formed by cutting fluororesin or polyimide using the processing program.
本発明の第2の側面の鋳型の製造方法は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型を製造する製造方法であって、鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データを取得する測定ステップと、前記位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成する生成ステップと、前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形する切削ステップとを含む。 A mold manufacturing method according to a second aspect of the present invention is a manufacturing method for manufacturing a mold for casting lead, tin, or zinc, or an alloy containing lead, tin, or zinc as a main component. A measurement step of measuring a position of a surface point of the surface in a three-dimensional space, obtaining position data indicating the position of the point, and a generation step of generating a machining program for cutting using the position data; And a cutting step of forming a mold by cutting a resin having a maximum operating temperature of 250 ° C. or higher and a Rockwell hardness of R20 or higher using the processing program.
本発明の第3の側面の鋳型は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型であって、模型の表面の点の3次元空間上の位置が測定されて得られた、前記点の位置を示す位置データが用いられて生成された切削のための加工プログラムを用いて切削された、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂からなる。 The mold according to the third aspect of the present invention is a mold for casting lead, tin, or zinc, or an alloy containing lead, tin, or zinc as a main component, on a three-dimensional space of points on the surface of the model. The maximum operating temperature is 250 degrees Celsius or higher cut by using a machining program for cutting generated by using position data indicating the position of the point obtained by measuring the position, and Rockwell It consists of a resin with a hardness of R20 or higher.
本発明の第1の側面においては、鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置が測定され、点の位置を示す位置データが取得され、位置データを用いて、切削のための加工プログラムが生成され、加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が切削されて鋳型が成形され、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金が鋳型に鋳込まれる。 In the first aspect of the present invention, the position of a point on the surface of a casting model is measured in a three-dimensional space, position data indicating the position of the point is obtained, and processing for cutting is performed using the position data. A program is generated, and using a machining program, a resin having a maximum use temperature of 250 degrees or more and a Rockwell hardness of R20 or more is cut to mold a mold, and lead, tin, zinc, or lead, An alloy mainly composed of tin or zinc is cast into the mold.
本発明の第2の側面においては、鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置が測定され、点の位置を示す位置データが取得され、位置データを用いて、切削のための加工プログラムが生成され、加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が切削されて鋳型が成形される。 In the second aspect of the present invention, the position of a point on the surface of a casting model is measured in a three-dimensional space, position data indicating the position of the point is obtained, and processing for cutting is performed using the position data. A program is generated, and a mold is molded by cutting a resin having a maximum use temperature of 250 ° C. or more and a Rockwell hardness of R20 or more using the machining program.
本発明の第3の側面においては、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂からなる鋳型が、模型の表面の点の3次元空間上の位置が測定されて得られた、前記点の位置を示す位置データが用いられて生成された切削のための加工プログラムを用いて切削されて成形される。 In the third aspect of the present invention, a mold made of a resin having a maximum use temperature of 250 ° C. or more and a Rockwell hardness of R20 or more is used to measure the position of the surface point of the model in a three-dimensional space. It is cut and shaped using a machining program for cutting generated by using the position data indicating the position of the point obtained in this way.
以上のように、本発明の第1の側面によれば、より精度良く鋳物を成形することができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, a casting can be formed with higher accuracy.
本発明の第2の側面によれば、より精度良く鋳物を成形することができる鋳型が製造される。 According to the 2nd side surface of this invention, the casting_mold | template which can shape | mold a casting more accurately is manufactured.
本発明の第3の側面によれば、より精度良く鋳物を成形することができる鋳型が提供される。 According to the 3rd side surface of this invention, the casting_mold | template which can shape | mold a casting more accurately is provided.
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。 Embodiments of the present invention will be described below. Correspondences between the configuration requirements of the present invention and the embodiments described in the detailed description of the present invention are exemplified as follows. This description is to confirm that the embodiments supporting the present invention are described in the detailed description of the invention. Accordingly, although there are embodiments that are described in the detailed description of the invention but are not described here as embodiments corresponding to the constituent elements of the present invention, It does not mean that the embodiment does not correspond to the configuration requirements. Conversely, even if an embodiment is described here as corresponding to a configuration requirement, that means that the embodiment does not correspond to a configuration requirement other than the configuration requirement. It's not something to do.
本発明の第1の側面の鋳物の製造方法は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から形成される鋳物(例えば、製品36)を製造する製造方法であって、前記鋳物の模型(例えば、模型31)の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データ(例えば、ポイントデータ51)を取得する測定ステップ(例えば、図4のステップS11)と、前記位置データを用いて、切削のための加工プログラム(例えば、加工プログラム53)を生成する生成ステップ(例えば、図4のステップS12およびステップS13)と、前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)を切削して鋳型(例えば、鋳型54)を成形する切削ステップ(例えば、図4のステップS14)と、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を前記鋳型に鋳込む鋳造ステップ(例えば、図4のステップS15)とを含む。 The method for producing a casting according to the first aspect of the present invention is a method for producing a casting (for example, product 36) formed from lead, tin, or zinc, or an alloy mainly composed of lead, tin, or zinc. A measurement step (for measuring position of a surface point of the cast model (for example, model 31) in a three-dimensional space and acquiring position data (for example, point data 51) indicating the position of the point ( For example, step S11 in FIG. 4), a generation step (for example, step S12 and step S13 in FIG. 4) for generating a machining program (for example, machining program 53) for cutting using the position data, Using a machining program, a resin (for example, polytetrafluoroethylene) having a maximum operating temperature of 250 ° C. or more and a Rockwell hardness of R20 or more is cut to a mold ( For example, a cutting step (for example, step S14 in FIG. 4) for forming the mold 54) and a casting step in which lead, tin, or zinc, or an alloy containing lead, tin, or zinc as a main component is cast into the mold ( For example, it includes step S15) of FIG.
本発明の第2の側面の鋳型の製造方法は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型(例えば、鋳型54)を製造する製造方法であって、鋳物(例えば、製品36)の模型(例えば、模型31)の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データ(例えば、ポイントデータ51)を取得する測定ステップ(例えば、図4のステップS11)と、前記位置データを用いて、切削のための加工プログラム(例えば、加工プログラム53)を生成する生成ステップ(例えば、図4のステップS12およびステップS13)と、前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)を切削して鋳型を成形する切削ステップ(例えば、図4のステップS14)とを含む。 The mold manufacturing method according to the second aspect of the present invention is a manufacturing method for manufacturing a mold (for example, mold 54) into which lead, tin, or zinc, or an alloy containing lead, tin, or zinc as a main component is cast. Then, the position of a point on the surface of a model (eg, model 31) of a casting (eg, product 36) is measured in a three-dimensional space, and position data (eg, point data 51) indicating the position of the point is obtained. Measurement step (for example, step S11 in FIG. 4) and a generation step (for example, step S12 and step S13 in FIG. 4) using the position data to generate a machining program (for example, machining program 53) for cutting. ) And the above processing program, a resin (for example, polytetrafluoroethylene) having a maximum use temperature of 250 ° C. or more and a Rockwell hardness of R20 or more is cut. Cutting step of forming a mold Te (e.g., step S14 in FIG. 4) and a.
本発明の第3の側面の鋳型(例えば、図3の鋳型54)は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型であって、模型(例えば、模型31)の表面の点の3次元空間上の位置が測定されて得られた、前記点の位置を示す位置データ(例えば、ポイントデータ51)が用いられて生成された切削のための加工プログラム(例えば、加工プログラム53)を用いて切削された、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)からなる。
The mold according to the third aspect of the present invention (for example, the
図2は、本発明の一実施の形態の製造システムの構成を示すブロック図である。製造システムは、模型31の3次元の形状を測定する3D(3次元)スキャナ32、CAD(computer aided design)/CAM(computer aided manufacturing)システム33、NC(numerical control)切削加工機34、および鋳造加工機35からなる。鋳造加工機35によって、鋳物である最終的な製品36が成形される。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the manufacturing system according to the embodiment of the present invention. The manufacturing system includes a 3D (three-dimensional)
製品36は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から成形される鋳物であれば良く、釣りに用いる疑似餌(ルアー)、玩具、業績や事績の記念などの目的でデザインされるメダル、宝飾品、ストラップ、またはキーホルダなどである。より詳しく説明すれば、例えば、宝飾品は、ペンダント、指輪、イヤリング、ピアス、カフス、またはネクタイピンなどである。
The
以下、模型31の形状乃至製品36の形状の関係を示す図3を参照しながら、製造システムの構成を説明する。
Hereinafter, the configuration of the manufacturing system will be described with reference to FIG. 3 showing the relationship between the shape of the
模型31は、木材、樹脂、または金属などから作成され、従来とは異なり、製品36と同一の形状とされる。好ましくは、模型31は、製品36と同一の素材から形成し、同一の形状とされる。例えば、図3に示されるように、製品36が、釣りに用いるルアーの一種であるメタルジグである場合、模型31は、製品36と同じ鉛または鉛を主成分とする合金から形成され、表面に形成された模様を含めて、製品36と同一の外形の形状に成形される。
The
模型31と製品36とが、同一の素材で同一の形状とすることができるので、模型31をデザイナーが直接製作することができ、または、模型31をテストに用いることができる。例えば、製品36がメタルジグである場合、実際に釣り場で釣果を得られるか否かを検証し、形状を微調整したプロトタイプを模型31として使用することができる。
Since the
3Dスキャナ32は、例えば、光学式の3次元スキャナであり、模型31の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、それぞれの点の位置を示すポイントデータを取得する。ここに言う、模型31の表面とは、模型31の外側の面だけではなく、模型31の外側の面につながる内側の面も含むものである。例えば、模型31の内側に、外部に開いている空洞が形成されている場合には、その空洞の面も模型31の表面に含まれる。
The
例えば、図3に示されるように、製品36がメタルジグである場合、3Dスキャナ32は、製品36と同一形状の模型31の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、模型31の表面の点のそれぞれの位置を示すポイントデータ51を取得する。ポイントデータ51は、位置データの一例である。
For example, as shown in FIG. 3, when the
なお、3Dスキャナ32は、レーザーを用いた光学式または対象物に接触した位置を測定する接触式や、超音波など他の媒体を用いるものであってもよい。3Dスキャナ32は、模型31の表面の点の位置を示すポイントデータ51をCAD/CAMシステム33に供給する。この場合、3Dスキャナ32は、CAD/CAMシステム33に、ネットワークや通信回線を介してポイントデータ51を送信するようにしても、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどの記録媒体を介してポイントデータ51を提供するようにしてもよい。また、ポイントデータ51は、ポリゴンデータ方式とするようにしてもよい。
Note that the
CAD/CAMシステム33は、CAD/CAMプログラムを実行するコンピュータなどからなり、3Dスキャナ32から供給されたポイントデータ51を用いて、型材を切削して鋳型を成形するための加工プログラムを生成する。CAD/CAMシステム33は、CADシステム41およびCAMシステム42から構成される。CADシステム41のデータ変換部43は、模型31の面であって、3次元空間上の面を示すサーフェースデータにポイントデータ51を変換する。例えば、図3に示されるように、データ変換部43は、ポイントデータ51を、模型31の面であって、3次元空間上の面を示すサーフェースデータ52に変換する。サーフェースデータ52は、面データの一例である。
The CAD /
より具体的には、例えば、CADシステム41は、CADプログラムであるラピッドフォーム XOR/Redesign(商標)を実行するコンピュータで構成することができる。
More specifically, for example, the
CADシステム41では、サーフェースデータ52を用いて、鋳型が設計される。例えば、CADシステム41において、オペレータの指示に応じて、一対の鋳型のそれぞれのキャビティが、サーフェースデータ52を、左右、前後、または上下に分割した形状とされ、必要に応じて、キャビティに対して、湯口、湯道、湯口底、および押湯などが設けられて、鋳型が設計される。
In the
このように、CADシステム41では、鋳型が設計され、鋳型のサーフェースデータが作成される。鋳型のサーフェースデータは、CADシステム41からCAMシステム42に供給される。
As described above, in the
なお、データ変換部43が、ポイントデータ51を、模型31の形状であって、3次元空間上の形状を示すソリッドデータに変換するようにしてもよい。この場合、CADシステム41では、鋳型のサーフェースデータが作成されるか、または鋳型のソリッドデータが作成される。
Note that the
また、CADシステム41で、サーフェースデータ52を用いて、鋳型を設計する場合、ポイントデータ51に対して同じ大きさのサーフェースデータ52(ポイントデータ51およびサーフェースデータ52が表すオブジェクトの大きさが同一)を用いて、鋳型を設計することに限定されるものではなく、オペレータの指示に応じて、サーフェースデータ52で表されるオブジェクトの大きさを任意に拡大または縮小したり、その一部や全部を変形させるようにしてもよい。
When the
さらに、いわゆる、多個取りの鋳型を設計するようにしてもよい。 Furthermore, a so-called multi-piece mold may be designed.
CAMシステム42では、鋳型のサーフェースデータから、切削のための加工プログラムが生成される。加工プログラムは、ミルなどのツールのパスを定義するデータを含み、NC切削加工機34を制御する。より具体的には、例えば、加工プログラムは、3次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述する。
In the
例えば、図3に示されるように、製品36がメタルジグである場合、CAMシステム42では、サーフェースデータ52に対して最小の誤差しか含まないキャビティを形成するための加工プログラム53が生成される。
For example, as shown in FIG. 3, when the
加工プログラム53は、CAD/CAMシステム33からNC切削加工機34に供給される。この場合、CAD/CAMシステム33は、NC切削加工機34に、ネットワークや通信回線を介して加工プログラム53を送信するようにしても、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどの記録媒体を介して加工プログラム53を提供するようにしてもよい。
The
なお、CAD/CAMシステム33がCADシステム41およびCAMシステム42から構成されると説明したが、CADシステム41とCAMシステム42とを、それぞれにプログラムを実行するコンピュータで構成するなど、それぞれ別個のシステムとして構成するようにしてもよい。
Although the CAD /
NC切削加工機34は、加工プログラム53を用いて、樹脂を切削して鋳型を成形する。すなわち、NC切削加工機34は、3次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述する加工プログラム53に従って、内蔵されているサーボモータを駆動させることによって切削用工具や被加工物を動作させて、樹脂である型材から鋳型を削り出す。この場合、鋳型の型材として、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が用いられる。好ましくは、鋳型の型材として、フッ素樹脂またはポリイミドが用いられる。
The NC cutting machine 34 uses the
鉄、アルミニウム、または真鍮などの金属で鋳型を作成すると、鋳型の熱伝導率が高いので、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込むと、流れの途中で冷えて凝固してしまい、製品を精度良く成形することはできない。従って、十分に熱伝導率の小さい素材である樹脂で鋳型を成形することが好ましい。 When a mold is made of a metal such as iron, aluminum, or brass, the thermal conductivity of the mold is high, so if you cast lead, tin, or zinc, or an alloy based on lead, tin, or zinc, The product is cooled and solidified in the middle of the process, and the product cannot be accurately molded. Therefore, it is preferable to mold the mold with a resin which is a material having a sufficiently low thermal conductivity.
シリコンゴムに比較して、最高使用温度が同等かそれ以上であって、硬さがより硬い型材を切削して鋳型を成形するので、密度の比較的高い鉛や亜鉛を流し込んでも、鋳型の変形を防ぐことができ、これにより、鋳物である製品36をより精度良く成形できる。
Compared to silicon rubber, the mold is molded by cutting the mold with the same or higher maximum temperature and the hardness is harder, so even if lead or zinc with relatively high density is poured, deformation of the mold As a result, the
ここに言う、鋳型の型材の最高使用温度およびロックウェル硬さは、JIS(japanese industrial standards(日本工業規格))、ISO(international organization for standardization)、またはASTM(american society
for testing and materials(米国材料試験協会))で規定されている試験により測定されるものである。例えば、フッ素樹脂が鋳型の型材として用いられる場合、最高使用温度は、JIS K7226またはISO2578などに規定される試験により測定され、ロックウェル硬さは、JIS K7202またはISO2039などに規定される試験により測定される。
The maximum operating temperature and Rockwell hardness of the mold material mentioned here are JIS (Japanese industrial standards), ISO (international organization for standardization), or ASTM (american society).
for testing and materials (American Society for Testing and Materials)). For example, when fluororesin is used as a mold material, the maximum operating temperature is measured by a test specified in JIS K7226 or ISO2578, and Rockwell hardness is measured by a test specified in JIS K7202 or ISO2039. Is done.
なお、鋳型の型材として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE(Polytetrafluoroethylene))またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などのフッ素樹脂や、ポリイミド(PI)に限らず、液晶ポリマー(LCP)やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)などを用いることができる。 The mold material is not limited to fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE (Polytetrafluoroethylene)) or tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and polyimide (PI). ), Polyetheretherketone (PEEK), polyamideimide (PAI), and the like.
ちなみに、JIS K7226またはISO2578およびJIS K7202またはISO2039による試験によれば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の最高使用温度およびロックウェル硬さは、摂氏260度およびR20であり、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)の最高使用温度およびロックウェル硬さは、摂氏260度およびR50である。同様に、ポリイミド(PI)の最高使用温度およびロックウェル硬さは、摂氏288度およびE45〜E58であり、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)の最高使用温度およびロックウェル硬さは、摂氏250度およびR126である。 By the way, according to the test according to JIS K7226 or ISO2578 and JIS K7202 or ISO2039, the maximum use temperature and Rockwell hardness of polytetrafluoroethylene (PTFE) are 260 degrees Celsius and R20, and tetrafluoroethylene perfluoroalkyl The maximum service temperature and Rockwell hardness of vinyl ether copolymer (PFA) is 260 degrees Celsius and R50. Similarly, the maximum use temperature and Rockwell hardness of polyimide (PI) are 288 degrees Celsius and E45 to E58, and the maximum use temperature and Rockwell hardness of polyetheretherketone (PEEK) are 250 degrees Celsius and R126.
なお、鉛、錫、および亜鉛の融点は、それぞれ、摂氏327.5度、摂氏449.5度、および摂氏419.5度である。これに対して、例えば、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリイミド(結晶性の熱可塑性ポリイミド(N-TPI))の融点は、それぞれ、摂氏327度および摂氏386度である。融点以上の温度において、分解開始温度以下であれば、ポリテトラフルオロエチレンは、ゲル状になって、熱流動を起こさないので、その形状は崩れない。ポリイミドも同様である。従って、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込んで、製品36を精度良く成形することができる。
The melting points of lead, tin, and zinc are 327.5 degrees Celsius, 449.5 degrees Celsius, and 419.5 degrees Celsius, respectively. In contrast, for example, the melting points of polytetrafluoroethylene and polyimide (crystalline thermoplastic polyimide (N-TPI)) are 327 degrees Celsius and 386 degrees Celsius, respectively. If the temperature is equal to or higher than the melting point and is equal to or lower than the decomposition start temperature, polytetrafluoroethylene becomes a gel and does not cause thermal flow, so its shape does not collapse. The same applies to polyimide. Therefore, the
また、鋳型の型材として、いわゆる、被削性の良いものを用いることが好ましい。例えば、JIS、ISO、またはASTMで規定されている試験により測定されるアイゾット衝撃強さなどで示される靱性が大きいと、クラックが進みにくく、切削により比較的平滑な面を得ることができる。JIS K7110またはISO180による試験によれば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のアイゾット衝撃強さは、150〜160J/mである。例えば、鋳型の型材として、150J/m以上のアイゾット衝撃強さを有するものが好ましい。 Further, it is preferable to use a so-called machinable material as the mold material. For example, if the toughness indicated by the Izod impact strength measured by a test specified by JIS, ISO, or ASTM is large, cracks hardly progress and a relatively smooth surface can be obtained by cutting. According to the test by JIS K7110 or ISO180, the Izod impact strength of polytetrafluoroethylene (PTFE) is 150 to 160 J / m. For example, a mold material having an Izod impact strength of 150 J / m or more is preferable.
例えば、図3に示されるように、製品36がメタルジグである場合、加工プログラム53を用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が切削されて鋳型54が成形される。鋳型の型材そのものが十分に硬いので、加工プログラム53で示される形状に対して精度良く鋳型54を成形することができる。
For example, as shown in FIG. 3, when the
鋳造加工機35は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳型54に鋳込み、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金からなる鋳物である製品36を成形する。
The casting machine 35 casts lead, tin, or zinc, or an alloy containing lead, tin, or zinc as a main component into a
なお、鋳造加工機35では、重力鋳造法や遠心鋳造法、または低圧鋳造法などを採用することができる。 The casting machine 35 can employ a gravity casting method, a centrifugal casting method, a low pressure casting method, or the like.
次に、図4のフローチャートを参照して、製品の製造方法について説明する。ステップS11において、3Dスキャナ32は、模型31を3次元でスキャニングし、ポイントデータ51を得る。すなわち、3Dスキャナ32は、模型31の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、それぞれの点の位置を示すポイントデータ51を取得する。
Next, a product manufacturing method will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S <b> 11, the
ステップS12において、CADシステム41のデータ変換部43は、模型31の形状を示す3次元のポイントデータ51をサーフェースデータ52に変換する。すなわち、データ変換部43は、模型31の面であって、3次元空間上の面を示すサーフェースデータ52にポイントデータ51を変換する。
In step S <b> 12, the
ステップS13において、CAD/CAMシステム33は、模型31の形状を示すサーフェースデータ52から、鋳型54を加工するための加工プログラム53を生成する。より詳細には、CADシステム41では、サーフェースデータ52を用いて、鋳型54が設計され、CAMシステム42では、鋳型54のサーフェースデータ52から、切削のための加工プログラム53が生成される。
In step S <b> 13, the CAD /
言い換えれば、ステップS12およびステップS13において、CAD/CAMシステム33によって、模型の表面の点の位置を示す位置データを用いて、切削のための加工プログラムが生成される。位置データが、模型31の面であって、3次元空間上の面を示す面データに変換された場合、面データから加工プログラムが生成される。
In other words, in step S12 and step S13, the CAD /
ステップS14において、NC切削加工機34は、加工プログラム53を用いて、樹脂の型材を切削して鋳型54を成形する。例えば、NC切削加工機34は、加工プログラム53を用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂から削りだして鋳型54を成形する。より好ましくは、NC切削加工機34は、加工プログラム53を用いて、フッ素樹脂またはポリイミドである型材を切削して鋳型54を成形する。
In step S <b> 14, the NC cutting machine 34 uses the
ステップS15において、鋳造加工機35は、鋳型54を用いて、鋳物である製品36を鋳造する。すなわち、鋳造加工機35では、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金が鋳型54に鋳込まれ、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から成形される鋳物である製品36が製造される。なお、ステップS15において、鋳造加工機35を使用することなく、人手により、鋳型54を用いて、鋳物である製品36を鋳造するようにしてもよい。
In step S <b> 15, the casting machine 35 uses the
実際に、図2の製造システムにより、製品を製造したところ、模型に対する長さの誤差が0.1%以内の鋳物である製品を製造することができた。これは、従来の製造方法に対して、100倍以上の精度が得られたことを意味する。 Actually, when a product was manufactured by the manufacturing system of FIG. 2, a product that was a casting having a length error of 0.1% or less with respect to the model could be manufactured. This means that the accuracy of 100 times or more is obtained with respect to the conventional manufacturing method.
例えば、模型31をデザイナーが直接製作した場合には、模型31と同一の形状の鋳物である製品36を製造することができる。また、実際に釣り場で釣果が得られたメタルジグのプロトタイプである模型31から、ウェイトバランスと形状とが模型31と同一の鋳物である製品36を製造することができる。
For example, when a designer directly manufactures the
このように、鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置を測定して、点の位置を示す位置データを取得し、位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成し、加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形し、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳型に鋳込むようにした場合には、より精度良く鋳物を成形することができる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形することができる。 Thus, the position of the surface of the casting model surface is measured in a three-dimensional space, position data indicating the position of the point is obtained, and using the position data, a machining program for cutting is generated, Using a processing program, mold the mold by cutting a resin with a maximum operating temperature of 250 degrees or more and a Rockwell hardness of R20 or more, and lead, tin, or zinc, or lead, tin, or zinc. When an alloy having a main component is cast into a mold, a casting can be formed with higher accuracy. In particular, a three-dimensional casting can be formed with higher accuracy.
さらに、石膏型12、ウレタン樹脂で形成される雄型13、およびシリコンゴムで形成される鋳型14が凝固する時間だけ待つ必要がなく、迅速に、鋳物の成形を開始することができる。
Furthermore, it is not necessary to wait for the time for the
また、鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、点の位置を示す位置データを取得し、位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成し、加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形するようにした場合には、より精度良く鋳型を成形することができる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形できる鋳型を製造することができる。 In addition, the position of the surface of the casting model surface is measured in a three-dimensional space, position data indicating the position of the point is obtained, a processing program for cutting is generated using the position data, and the processing program is When the mold is molded by cutting a resin having a maximum use temperature of 250 ° C. or more and a Rockwell hardness of R20 or more, the mold can be molded with higher accuracy. In particular, a mold capable of forming a three-dimensional casting can be manufactured with higher accuracy.
さらにまた、鋳型が、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が、模型の表面の点の3次元空間上の位置が測定されて得られた、点の位置を示す位置データが用いられて生成された切削のための加工プログラムを用いて切削されて成形されるようにした場合には、より精度良く鋳物を成形できる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形できる。 Furthermore, a mold having a maximum operating temperature of 250 ° C. or more and a Rockwell hardness of R20 or more was obtained by measuring the position of the point on the surface of the model in the three-dimensional space. In the case where cutting is performed using a cutting program generated by using position data indicating the position, the casting can be formed with higher accuracy. In particular, a three-dimensional casting can be formed with higher accuracy.
なお、切削して成形される鋳型54の型材として、金属の熱伝導率に比較してより小さな熱伝導率の材料であって、鉛、錫、または亜鉛の融点においても形状を維持し、被削性が良く切削仕上げ面が平滑となる材料、例えば、セラミック、レンガ、若しくは石膏などの非金属の無機材料または木材などを用いることができる。この場合、NC切削加工機34は、加工プログラム53を用いて、セラミック、レンガ、若しくは石膏などの非金属の無機材料または木材を切削して鋳型を成形し、鋳造加工機35では、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金が、非金属の無機材料または木材からなる鋳型に鋳込まれ、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から形成される製品36が製造される。また、ステップS14において、NC切削加工機34が、加工プログラム53を用いて、セラミック、レンガ、若しくは石膏などの非金属の無機材料または木材から削りだして鋳型を成形し、ステップS15において、鋳造加工機35では、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金が、非金属の無機材料または木材からなる鋳型に鋳込まれ、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から形成される製品36が製造される。この場合、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金に限らず、融点のより高い、銀または銀を主成分とした合金から形成される製品36を製造することができる。
The material of the
すなわち、鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置を測定して、点の位置を示す位置データを取得し、位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成し、加工プログラムを用いて、非金属の無機材料を切削して鋳型を成形し、鉛、錫、亜鉛、若しくは銀、または鉛、錫、亜鉛、若しくは銀を主成分とする合金を鋳型に鋳込むようにした場合には、より精度良く鋳物を成形することができる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形することができる。または、鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置を測定して、点の位置を示す位置データを取得し、位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成し、加工プログラムを用いて、木材を切削して鋳型を成形し、鉛、錫、亜鉛、若しくは銀、または鉛、錫、亜鉛、若しくは銀を主成分とする合金を鋳型に鋳込むようにした場合には、より精度良く鋳物を成形することができる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形することができる。 That is, the position of the surface of the casting model surface is measured in a three-dimensional space, position data indicating the position of the point is obtained, a processing program for cutting is generated using the position data, and the processing program The mold was formed by cutting a non-metallic inorganic material using lead, and lead, tin, zinc, or silver, or an alloy containing lead, tin, zinc, or silver as a main component was cast into the mold. In this case, the casting can be formed with higher accuracy. In particular, a three-dimensional casting can be formed with higher accuracy. Alternatively, the position of the point on the surface of the casting model is measured in a three-dimensional space, position data indicating the position of the point is obtained, a processing program for cutting is generated using the position data, and the processing program When cutting the wood and molding the mold, lead, tin, zinc, or silver, or an alloy mainly composed of lead, tin, zinc, or silver is cast into the mold, Casting can be formed with higher accuracy. In particular, a three-dimensional casting can be formed with higher accuracy.
なお、模型31の形状を示すポイントデータ51から模型31の形状を示すサーフェースデータ52を生成し、サーフェースデータ52から加工プログラム53が生成されると説明したが、これに限るものではなく、模型31の形状を示すポイントデータ51からキャビティの形状を示すサーフェースデータ52を生成してから、キャビティの形状を示すサーフェースデータ52から加工プログラム53を生成するようにしてもよい。
Although it has been described that the surface data 52 indicating the shape of the
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
31 模型, 32 3Dスキャナ, 33 CAD/CAMシステム, 34 NC切削加工機, 35 鋳造加工機, 36 製品, 41 CADシステム, 42 CAMシステム, 43 データ変換部, 51 ポイントデータ, 52 サーフェースデータ, 53 加工プログラム, 54 鋳型
31 models, 32 3D scanner, 33 CAD / CAM system, 34 NC cutting machine, 35 casting machine, 36 products, 41 CAD system, 42 CAM system, 43 data conversion unit, 51 point data, 52 surface data, 53 Machining program, 54 molds
Claims (5)
前記鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データを取得する測定ステップと、
前記位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成する生成ステップと、
前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形する切削ステップと、
鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を前記鋳型に鋳込む鋳造ステップと
を含む鋳物の製造方法。 In a manufacturing method for manufacturing a casting formed from lead, tin, or zinc, or an alloy mainly composed of lead, tin, or zinc,
A measurement step of measuring a position of a surface point of the casting model on a three-dimensional space, and acquiring position data indicating the position of the point;
A generation step of generating a machining program for cutting using the position data;
A cutting step in which a mold is formed by cutting a resin having a maximum use temperature of 250 ° C. or higher and a Rockwell hardness of R20 or higher using the processing program,
A casting step of casting lead, tin, or zinc or an alloy mainly composed of lead, tin, or zinc into the mold.
請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein in the generation step, the position data is converted into plane data indicating a plane of the model and indicating a plane in a three-dimensional space, and the machining program is generated from the plane data.
請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein in the cutting step, the mold is formed by cutting fluororesin or polyimide using the processing program.
鋳物の模型の表面の点の3次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データを取得する測定ステップと、
前記位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成する生成ステップと、
前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形する切削ステップと
を含む鋳型の製造方法。 In a manufacturing method for manufacturing a mold for casting lead, tin, or zinc, or an alloy mainly composed of lead, tin, or zinc,
A measurement step of measuring a position on a three-dimensional space of a point on the surface of the casting model, and obtaining position data indicating the position of the point;
A generation step of generating a machining program for cutting using the position data;
A mold manufacturing method comprising: a cutting step of cutting a resin having a maximum use temperature of 250 ° C. or more and a Rockwell hardness of R20 or more using the processing program.
模型の表面の点の3次元空間上の位置が測定されて得られた、前記点の位置を示す位置データが用いられて生成された切削のための加工プログラムを用いて切削された、
最高使用温度が250度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂からなる鋳型。
In molds for casting lead, tin, or zinc, or alloys based on lead, tin, or zinc,
Cut by using a machining program for cutting generated by using the position data indicating the position of the point obtained by measuring the position of the surface point of the model in the three-dimensional space,
A mold made of a resin with a maximum operating temperature of 250 ° C or higher and a Rockwell hardness of R20 or higher.
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2009
- 2009-09-14 JP JP2009212498A patent/JP2011056579A/en not_active Withdrawn
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