JP2020151746A - Method for producing sand mold for casting and core for casting - Google Patents

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Abstract

To provide a technique capable of integrally producing a large-sized sand mold for casting with a cavity of a complicated shape having undercuts in two or more directions in a planar view in a short time at high precision.SOLUTION: A method for producing a sand mold for casting comprises: a sand block formation step in which a sand block 4 satisfying at least one of a compressive strength of 15 to 50 (N/cm2) and a bulk density of 1.0 to 2.0 (g/cm3) is formed; and a removal working step in which, using a numerical value control working machine, removal tools 43 are progressed from at least two or more directions in the planar view of the sand block 4, and the sand block 4 is subjected to removal working to produce a core 7 of a sand mold 1 for casting with a cavity 70 having undercuts 6.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、鋳造用砂型の製造方法及び鋳造用中子に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a sand mold for casting and a core for casting.

従来、鋳造用砂型の製造では、製品と略同形状の木製などの模型を作製し、この模型を定盤に置いて枠で囲い、模型の周囲に砂を押し込んで固め、模型を取り出すことで砂型を分割して製造していた。また、ロウで製作した模型を砂の中から燃焼あるいは溶融して除去するロストワックス法などでも砂型が製造されていた。しかし、模型を砂に転写して砂型を作製する方法では、インペラ等の複雑な形状を再現することが難しく砂型の精度に改善の余地があり、また模型や模型の保管場所が必要となり工数や製造コストでも改善の余地があった。 Conventionally, in the manufacture of sand molds for casting, a model such as wooden with almost the same shape as the product is made, this model is placed on a surface plate, surrounded by a frame, sand is pushed around the model to harden it, and the model is taken out. It was manufactured by dividing the sand mold. In addition, sand molds were also manufactured by the lost wax method, in which a model made of wax is burned or melted and removed from the sand. However, with the method of transferring a model to sand to make a sand mold, it is difficult to reproduce a complicated shape such as an impeller, and there is room for improvement in the accuracy of the sand mold, and a storage place for the model and the model is required, which requires man-hours and man-hours. There was room for improvement in manufacturing costs.

この改善策として、製品の形状データに基づき数値制御加工機械によって直接砂ブロックを加工する鋳造用砂型の製造方法や、積層造形法(3Dプリンタ)による鋳造用砂型の製造方法が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3及び特許文献4参照)。 As this improvement measure, a method for manufacturing a sand mold for casting in which a sand block is directly processed by a numerically controlled processing machine based on product shape data and a method for manufacturing a sand mold for casting by a laminated molding method (3D printer) are known ( For example, see Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4).

特開2003−19542号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-19542 特許第3114159号公報Japanese Patent No. 3114159 特開2002−316299号公報JP-A-2002-316299 特開平11−239843号公報JP-A-11-239843

特許文献1の鋳造用砂型の製造方法では、鋳型用粉末と熱硬化性樹脂を混合した後加熱してブロック材を形成し、このブロック材を切削工具で切削してキャビティを形成し、鋳造用砂型を製造する。 In the method for manufacturing a sand mold for casting in Patent Document 1, a mold powder and a thermosetting resin are mixed and then heated to form a block material, and the block material is cut with a cutting tool to form a cavity for casting. Manufacture sand molds.

特許文献2の鋳造用砂型の製造方法では、粉粒体としての砂を、圧縮強度が20〜80kg/cm(略196〜784N/cm)となるように圧縮するとともに、粘結材の水ガラスによってガスにより硬化させ、又はフラン樹脂の酸による硬化反応を利用することで硬化させて、砂ブロックを得る。さらに、CAM(Computer Aided Manufacturing)を用いて、3次元的な鋳型の形状を基に加工機械の駆動プログラムを作製して加工機械の駆動を制御し、機械支持部に2又は3方向に移動自在に設けられたマシンヘッドのエンドミル等で砂ブロックを加工して鋳造用砂型を製造する。 In the method for producing a sand mold for casting in Patent Document 2, sand as a powder or granular material is compressed so as to have a compressive strength of 20 to 80 kg / cm 2 (approximately 196 to 784 N / cm 2 ), and the binder is used. A sand block is obtained by curing with water glass by gas or by utilizing a curing reaction of furan resin with an acid. Furthermore, using CAM (Computer Aided Manufacturing), a drive program for the processing machine is created based on the shape of the three-dimensional mold to control the drive of the processing machine, and the machine support can be moved in two or three directions. A sand mold for casting is manufactured by processing a sand block with an end mill or the like of a machine head provided in.

特許文献3の鋳造用砂型の製造方法では、粉粒体を固化剤で固化させたブロックを切削加工して型を製造している。固化剤に使用する粘結剤は、炭酸ガス硬化用アルカリフェノール樹脂とエポキシ化合物との混合物である。ブロックは、切削加工する際は0.3MPa以上2MPa未満(30N/cm以上200N/cm未満)の圧縮強度であり、型として使用する際は加熱処理により2MPa以上、好ましくは8MPa以上30MPa以下(800N/cm以上3000N/cm未満)の圧縮強度である。このブロックを自動制御加工機により切削加工し型を製造する。 In the method for manufacturing a sand mold for casting in Patent Document 3, a mold is manufactured by cutting a block obtained by solidifying powder or granular material with a solidifying agent. The binder used as the solidifying agent is a mixture of an alkaline phenol resin for carbon dioxide curing and an epoxy compound. The block has a compressive strength of 0.3 MPa or more and less than 2 MPa (30 N / cm 2 or more and less than 200 N / cm 2 ) when it is cut, and when it is used as a mold, it is 2 MPa or more, preferably 8 MPa or more and 30 MPa or less by heat treatment. The compressive strength is (800 N / cm 2 or more and less than 3000 N / cm 2 ). This block is cut by an automatic control processing machine to manufacture a mold.

特許文献4の鋳造用砂型の製造方法では、内部に3枚の翼の形状に沿ったキャビティが形成された中子を積層造形法(3Dプリンタ)により製造している。 In the method for manufacturing a sand mold for casting in Patent Document 4, a core in which cavities are formed along the shape of three blades is manufactured by a layered manufacturing method (3D printer).

ところで、鋳物にはインペラのような複雑形状の物があり、このような複雑形状に応じたキャビティを有する鋳造用砂型が求められている。仮に、砂ブロックを加工機械の加工工具で直接加工する場合には、加工時に砂ブロックが崩れず且つ加工面を精度良く仕上げる必要がある。さらには、複雑形状のキャビティを有する鋳造用砂型において加工工数が低減できれば好ましい。 By the way, some castings have a complicated shape such as an impeller, and a sand mold for casting having a cavity corresponding to such a complicated shape is required. If the sand block is directly machined with a machining tool of a machining machine, it is necessary that the sand block does not collapse during machining and the machined surface must be finished with high accuracy. Further, it is preferable that the processing man-hours can be reduced in a casting sand mold having a cavity having a complicated shape.

しかし、特許文献1の鋳造用砂型の製造方法では、ブロック材は、鋳型用粉末に熱硬化性樹脂を混合して加熱するため、加熱する工数がかかる。さらに、加工工具をブロック材の上方から垂直に進入させているため、アンダーカットを有する複雑な形状のキャビティを製造できない。 However, in the method for producing a sand mold for casting in Patent Document 1, since the block material is heated by mixing a thermosetting resin with a mold powder, it takes a lot of man-hours to heat it. Further, since the machining tool is vertically inserted from above the block material, it is not possible to manufacture a cavity having a complicated shape having an undercut.

特許文献2の鋳造用砂型の製造方法では、粘結材に水ガラスやフラン樹脂を使用しており、水ガラスやフラン樹脂を使用した砂ブロックでは内部の奥まで均一に固化することが難しく、加工時に砂ブロックの内部の奥まで崩れない強度を得るために、圧縮強度を大きくする必要があり、特許文献1の技術では圧縮強度を20kg/cm(略196N/cm)以上にしており砂ブロック造型に手間がかかる。さらに、加工時は、機械支持部に2又は3方向に移動自在に設けられたマシンヘッドのエンドミル等で砂ブロックを加工するので、アンダーカットを有する複雑な形状のキャビティを製造できない。 In the method for producing a sand mold for casting in Patent Document 2, water glass or furan resin is used as a binder, and it is difficult to uniformly solidify the inside of a sand block using water glass or furan resin. It is necessary to increase the compressive strength in order to obtain the strength that does not collapse to the inside of the sand block during processing, and the compression strength is set to 20 kg / cm 2 (approximately 196 N / cm 2 ) or more in the technique of Patent Document 1. It takes time to mold the sand block. Further, at the time of processing, since the sand block is processed by an end mill or the like of a machine head provided on the machine support portion so as to be movable in two or three directions, it is not possible to manufacture a cavity having a complicated shape having an undercut.

特許文献3の鋳造用砂型の製造方法では、粘結剤は、炭酸ガス硬化用アルカリフェノール樹脂とエポキシ化合物との混合物を使用している。しかし、炭酸ガス硬化用アルカリフェノール樹脂では、炭酸ガス硬化のため炭酸ガスを別途用意する必要があり製造コストが高くなる。また、加工時の圧縮強度でそのまま使えず、鋳造の使用時には加熱処理して圧縮強度を高くする必要があり、手間がかかる。さらに、自動制御加工機は、工具がブロックの上方から鉛直方向に延びているだけであり、アンダーカットを有する複雑な形状のキャビティを製造できない。 In the method for producing a sand mold for casting in Patent Document 3, a mixture of an alkaline phenol resin for curing carbon dioxide gas and an epoxy compound is used as the binder. However, in the alkaline phenol resin for curing carbon dioxide gas, it is necessary to separately prepare carbon dioxide gas for curing carbon dioxide gas, which increases the manufacturing cost. In addition, the compressive strength at the time of processing cannot be used as it is, and when using casting, it is necessary to heat-treat to increase the compressive strength, which is troublesome. Further, the automatic control machine cannot produce a complex shaped cavity with an undercut, as the tool only extends vertically from above the block.

特許文献4の鋳造用砂型の製造方法では、積層造形法(3Dプリンタ)によって中子を製造するので複雑な形状のキャビティを形成できる。しかし、一般的に同じ大きさの鋳型を作製する場合、砂ブロックを切削加工すると2〜3時間の工数で済むものが、積層造形法(3Dプリンタ)を使用すると約一日の工数がかかるため、積層造形法では加工工数が大きく製造コストが高くなる。積層造形法では造形範囲が小さいため、大型の中子やおも型を製造するには大きさの制約があり、分割して製造せざるを得ない場合がある。さらに、3枚の翼の形状に沿ったキャビティが形成された大型の中子を3分割して製造する必要があり、中子の組付けに手間がかかる上、分割することで中子全体としての精度が低下する虞がある。 In the method for manufacturing a sand mold for casting in Patent Document 4, since the core is manufactured by the additive manufacturing method (3D printer), a cavity having a complicated shape can be formed. However, in general, when making molds of the same size, it takes only 2 to 3 hours to cut a sand block, but it takes about 1 day to use additive manufacturing (3D printer). In the additive manufacturing method, the processing man-hours are large and the manufacturing cost is high. Since the manufacturing range is small in the additive manufacturing method, there are size restrictions for manufacturing large cores and main molds, and there are cases where they have to be manufactured separately. Furthermore, it is necessary to manufacture a large core having a cavity formed along the shape of three blades by dividing it into three parts, which takes time and effort to assemble the core, and by dividing the core as a whole. There is a risk that the accuracy of

本発明は、以上の点に鑑み、平面視で2方向以上のアンダーカットを有する複雑形状のキャビティが形成された大型の鋳造用砂型を、短時間で一体的に精度良くできる技術を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a technique capable of integrally and accurately forming a large casting sand mold having a cavity having a complicated shape having two or more undercuts in a plan view in a short time. With the goal.

[1]上記目的を達成するため、本発明の鋳造用砂型の製造方法は、
型枠内に粘結材と混錬した鋳物砂を充填し、
圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たすように前記型枠内の前記鋳物砂をプレスして固化させることで所定形状の砂ブロックを形成する砂ブロック形成工程と、
形状データに基づいて棒状の除去工具をコンピュータ制御により操作する数値制御加工機械を用いて、前記砂ブロックの平面視にて前記除去工具を少なくとも2方向以上から進入させて前記砂ブロックを除去加工することでアンダーカットを有するキャビティが形成された鋳造用砂型の中子又はおも型を製造する除去加工工程と、を含むことを特徴とする。
[1] In order to achieve the above object, the method for producing a sand mold for casting of the present invention is:
Fill the formwork with casting sand mixed with binder and
Press the casting sand in the mold so that the compressive strength satisfies at least one of 15 to 50 (N / cm 2 ) and the bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ). A sand block forming step of forming a sand block having a predetermined shape by solidifying the sand block.
Using a numerically controlled machining machine that operates a rod-shaped removal tool by computer control based on shape data, the sand block is removed by allowing the removal tool to enter from at least two directions in a plan view of the sand block. It is characterized by including a removal processing step of manufacturing a core or a main mold of a sand mold for casting in which a cavity having an undercut is formed.

かかる構成によれば、砂ブロック形成工程では、砂ブロックは、圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たすように形成されているので、圧縮強度及びかさ密度が除去加工に適した範囲となり、除去工具による除去加工によっても崩れることなく、加工面の精度を向上させることができる。さらに、型枠内の鋳物砂をプレスするだけで砂ブロックが形成されるので、従来技術のようなその後の加熱処理が不要であり、短時間で砂ブロックを形成することができる。さらに圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たす砂ブロックとすることで、鋳物砂のプレスが低圧で済むので、砂ブロックの造型を容易にできる。さらに、砂ブロックの圧縮強度が比較的小さいので加工時の除去工具に加わる負荷を低減することができる。 According to such a configuration, in the sand block forming step, the sand block has a compressive strength of 15 to 50 (N / cm 2 ) or a bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ). Since it is formed so as to satisfy one of them, the compressive strength and the bulk density are in a range suitable for the removal process, and the accuracy of the processed surface can be improved without being broken by the removal process by the removal tool. Further, since the sand block is formed only by pressing the casting sand in the mold, the subsequent heat treatment as in the prior art is unnecessary, and the sand block can be formed in a short time. Further, by forming a sand block satisfying at least one of a compressive strength of 15 to 50 (N / cm 2 ) and a bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ), casting sand can be pressed. Since the pressure is low, the sand block can be easily molded. Further, since the compressive strength of the sand block is relatively small, the load applied to the removal tool during machining can be reduced.

さらに、除去加工工程では、数値制御加工機械を用いて、砂ブロックの平面視にて除去工具を少なくとも2方向以上から進入させて砂ブロックを除去加工することでアンダーカットを有するキャビティが形成されるので、単なるアンダーカットではなく、複雑形状のキャビティを有する中子又はおも型を製造することができる。さらに、砂ブロックを除去工具で除去加工するので、積層造形法(3Dプリンタ)に比較して、短時間で所望の中子やおも型を製造することができる。また、大型の中子やおも型は崩れやすく扱い難いため、仮に積層造形法(3Dプリンタ)で砂型を製造すると熱硬化性樹脂により粘着された砂自体で型全体の形状を保つ必要があることや、造形範囲の制約から、大型の中子やおも型を製造することは難しい。この点、本発明では、砂ブロックが型枠で押さえられているので大型の中子やおも型であっても型枠が周囲を支持するので、容易に型全体の形状を保つことができ、加えて加工範囲が積層造形法よりも大きいことから、大型の中子やおも型であっても製造することができる。 Further, in the removal processing step, a cavity having an undercut is formed by removing the sand block by entering the removal tool from at least two directions in a plan view of the sand block using a numerically controlled processing machine. Therefore, it is possible to manufacture a core or a main mold having a cavity having a complicated shape, not just an undercut. Further, since the sand block is removed by a removing tool, a desired core or main mold can be manufactured in a short time as compared with the additive manufacturing method (3D printer). In addition, since large cores and main molds are easily broken and difficult to handle, if a sand mold is manufactured by additive manufacturing (3D printer), it is necessary to maintain the shape of the entire mold with the sand itself adhered by the thermosetting resin. Due to the restrictions of the modeling range, it is difficult to manufacture large cores and main molds. In this respect, in the present invention, since the sand block is held by the mold, the mold supports the surroundings even if it is a large core or a main mold, so that the shape of the entire mold can be easily maintained. In addition, since the processing range is larger than that of the additive manufacturing method, even a large core or main mold can be manufactured.

[2]また、本発明の鋳造用砂型の製造方法において、
前記除去加工工程は、前記砂ブロックの平面視にて異なる方向に連続すると共に、前記砂ブロックの垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続する前記アンダーカットを形成することが好ましい。
[2] Further, in the method for producing a sand mold for casting of the present invention,
It is preferable that the removal processing step is continuous in different directions in the plan view of the sand block and forms the undercut in which the inclination angles of the sand block with respect to the vertical direction are continuous at different angles.

かかる構成によれば、平面視で複数方向に連続すると共に垂直方向の複数方向の傾きが連続するアンダーカットを有する、3次元的にひねりのある複雑な形状のキャビティが形成された中子又はおも型を製造することができる。 According to such a configuration, a core or a core having a cavity having a complicated shape with a three-dimensional twist having an undercut that is continuous in a plurality of directions in a plan view and has a continuous inclination in a plurality of vertical directions. Can also manufacture molds.

[3]また、本発明の鋳造用砂型の製造方法において、
前記除去加工工程は、前記キャビティの平面視にて渦巻き状で且つ高さ方向にねじれているインペラ形状に形成すると共に、前記インペラ形状の全ての羽根を平面視にて一つの前記砂ブロックに形成することが好ましい。
[3] Further, in the method for producing a sand mold for casting of the present invention,
In the removal processing step, the cavity is formed into an impeller shape that is spiral and twisted in the height direction in a plan view, and all the blades of the impeller shape are formed in one sand block in a plan view. It is preferable to do so.

かかる構成によれば、渦巻き状で複雑なねじれのあるインペラ形状の全ての羽根を含む大型の中子であっても製造することができる。 According to such a configuration, even a large core including all blades having an impeller shape having a spiral shape and a complicated twist can be manufactured.

[4]また、本発明の鋳造用砂型の製造方法において、
前記混錬工程では、
前記除去加工工程では、前記数値制御加工機械は4軸以上のマシニングセンタを使用していることを特徴とするが好ましい。
[4] Further, in the method for producing a sand mold for casting of the present invention,
In the kneading process,
In the removal processing step, it is preferable that the numerically controlled processing machine uses a machining center having four or more axes.

かかる構成によれば、4軸以上のマシニングセンタであれば砂ブロックが設置されるテーブルを回転させるなどして、3次元的な複雑な形状のキャビティであっても製造することができる。 According to such a configuration, if it is a machining center having four or more axes, it is possible to manufacture a cavity having a complicated three-dimensional shape by rotating a table on which a sand block is installed.

[5]また、本発明の鋳造用砂型の製造方法において、
シャンク幅又は直径Dに対する突出し量Lの比(L/D)が5〜50である前記除去工具で前記砂ブロックを深掘する除去加工を含むことが好ましい。
[5] Further, in the method for producing a sand mold for casting of the present invention,
It is preferable to include a removal process in which the sand block is deeply dug with the removal tool having a ratio (L / D) of the protrusion amount L to the shank width or the diameter D of 5 to 50.

かかる構成によれば、除去工具はシャンク幅又は直径Dに対する突出し量Lの比(L/D)が5〜50であっても被加工物が過度に圧縮されていない砂ブロックであるので、除去工具がびびることなく砂ブロックに除去加工で深堀することができる。さらに、(L/D)が5〜50となる長尺の除去工具の先端部分で、砂ブロックの表面付近を加工する場合であっても、被加工物が過度に圧縮されていない砂ブロックであるので、除去工具がびびることなく砂ブロックの表面付近を浅く除去加工することができる。このように、本発明では、1本の除去工具で深く加工することも浅く加工することも可能となる。 According to such a configuration, the removal tool is a sand block in which the workpiece is not excessively compressed even if the ratio (L / D) of the protrusion amount L to the shank width or the diameter D is 5 to 50. The tool can be deeply dug into the sand block by removal processing without chattering. Further, even when machining the vicinity of the surface of the sand block with the tip of a long removal tool having (L / D) of 5 to 50, the sand block in which the workpiece is not excessively compressed is used. Therefore, the removal tool can perform shallow removal processing near the surface of the sand block without chattering. As described above, in the present invention, it is possible to process deeply or shallowly with one removing tool.

[6]また、内部に製品部分を鋳造するためのキャビティを有する鋳造用中子において、
前記キャビティは、圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たす砂ブロックに形成され、
前記砂ブロックの平面視にて異なる方向に連続すると共に、前記砂ブロックの垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続するアンダーカットを有することが好ましい。
[6] Further, in a casting core having a cavity for casting a product part inside.
The cavity is formed in a sand block satisfying at least one of a compressive strength of 15 to 50 (N / cm 2 ) and a bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ).
It is preferable that the sand block has an undercut that is continuous in different directions in a plan view and that the inclination angle of the sand block with respect to the vertical direction is continuous at different angles.

かかる構成によれば、圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たす砂ブロックに形成されたキャビティであるので、溶湯を流し込んでも崩れることがなく、鋳物を製造することができる。さらに、鋳造用中子は、砂ブロックの平面視にて異なる方向に連続すると共に、砂ブロックの垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続するアンダーカットであるので、ひねりのある複雑な形状の鋳物であっても、精度の高い鋳物とすることができる。 According to such a configuration, it was formed in a sand block satisfying at least one of a compressive strength of 15 to 50 (N / cm 2 ) and a bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ). Since it is a cavity, it does not collapse even when molten metal is poured, and castings can be manufactured. Further, the casting core is an undercut that is continuous in different directions in the plan view of the sand block and that the inclination angle of the sand block with respect to the vertical direction is continuous at different angles, so that the casting has a complicated shape with a twist. Even so, it can be a highly accurate casting.

[7]また、前記キャビティは、前記砂ブロックに複数形成され、
前記キャビティの形状は、前記砂ブロックの平面視にて渦巻き状で且つ高さ方向にねじれているインペラの羽根の形状であり、
複数の前記キャビティの全てが平面視にて一つの前記砂ブロックに形成されていることが好ましい。
[7] Further, a plurality of the cavities are formed in the sand block.
The shape of the cavity is the shape of the blades of the impeller that are spiral and twisted in the height direction in the plan view of the sand block.
It is preferable that all of the plurality of the cavities are formed in one sand block in a plan view.

かかる構成によれば、インペラの3次元的にねじれた複数の羽根の形状のキャビティを1つの砂ブロックに形成するので、従来技術のように分割することで中子全体としての精度が低下する虞がなく、複雑形状のキャビティが形成された大型の鋳物を精度高く製造することができる。 According to such a configuration, since the cavity in the shape of a plurality of three-dimensionally twisted blades of the impeller is formed in one sand block, there is a possibility that the accuracy of the core as a whole may be lowered by dividing it as in the prior art. It is possible to manufacture a large-sized casting in which a cavity having a complicated shape is formed with high accuracy.

本発明に係る鋳造用砂型の製造方法の各工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows each process of the manufacturing method of the sand mold for casting which concerns on this invention. 図2Aは砂ブロック形成工程のうち型ばらし工程を模式的に示す図である。図2Bは砂ブロック形成工程のうち粉砕工程を模式的に示す図である。図2Cは砂ブロック形成工程のうち再生処理工程を模式的に示す図である。図2Dは砂ブロック形成工程のうち別態様の再生処理工程を模式的に示す図である。図2Eは鋳仕上げ工程により得た製品を示す図である。FIG. 2A is a diagram schematically showing a mold disassembling step among the sand block forming steps. FIG. 2B is a diagram schematically showing a crushing step among the sand block forming steps. FIG. 2C is a diagram schematically showing a regeneration processing step among the sand block forming steps. FIG. 2D is a diagram schematically showing a regeneration processing step of another aspect of the sand block forming step. FIG. 2E is a diagram showing a product obtained by the casting finishing process. 図3Aは砂ブロック形成工程のうち混錬工程を模式的に示す図である。図3Bは砂ブロック形成工程のうち押し固め工程を模式的に示す図である。FIG. 3A is a diagram schematically showing a kneading step among the sand block forming steps. FIG. 3B is a diagram schematically showing a compaction step among the sand block forming steps. 図4Aは比較例の砂ブロックの断面を模式的に示す要部拡大図である。図4Bは実施形態の砂ブロックの断面を模式的に示す要部拡大図である。FIG. 4A is an enlarged view of a main part schematically showing a cross section of a sand block of a comparative example. FIG. 4B is an enlarged view of a main part schematically showing a cross section of the sand block of the embodiment. 図5Aは本発明に係る鋳造用砂型で鋳造された鋳物の使用例を示す図である。図5Bは鋳造用砂型から取り出された直後の鋳物の一例を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing a usage example of a casting cast by a casting sand mold according to the present invention. FIG. 5B is a diagram showing an example of a casting immediately after being taken out from a casting sand mold. 図6Aは除去加工工程のうち形状データ作製工程から加工パス作製工程までを模式的に示す図である。図6Bは除去加工工程のうち砂ブロックセット工程から除去加工工程までを模式的に示す図である。FIG. 6A is a diagram schematically showing from the shape data production process to the processing path production process in the removal processing process. FIG. 6B is a diagram schematically showing from the sand block setting process to the removal processing step in the removal processing process. 図7Aは数値制御加工機械の要部拡大図である。図7Bはクローズドインペラ用の中子の除去加工を説明する図である。図7Cは砂ブロックのアンダーカットを除去加工する状態の説明図である。FIG. 7A is an enlarged view of a main part of the numerically controlled processing machine. FIG. 7B is a diagram illustrating a core removal process for a closed impeller. FIG. 7C is an explanatory diagram of a state in which the undercut of the sand block is removed. 図8Aはクローズドインペラ用の中子の平面図である。図8Bはクローズドインペラ用の中子の垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続するアンダーカットの説明図である。FIG. 8A is a plan view of the core for the closed impeller. FIG. 8B is an explanatory diagram of continuous undercuts in which the inclination angles of the core for the closed impeller with respect to the vertical direction are different. 図9Aはクローズドインペラ用の中子の加工位置を示す平面図である。図9Bは図9Aの各加工位置における除去工具の垂直方向に対する傾き角の説明図である。FIG. 9A is a plan view showing the processing position of the core for the closed impeller. 9B is an explanatory view of the inclination angle of the removal tool with respect to the vertical direction at each machining position of FIG. 9A. 図10Aはクローズドインペラ用の中子の斜視図である。図10Bはクローズドインペラ用のおも型の斜視図である。図10Cはクローズドインペラ用のおも型に中子をセットした状態の斜視図である。FIG. 10A is a perspective view of a core for a closed impeller. FIG. 10B is a perspective view of a main mold for a closed impeller. FIG. 10C is a perspective view showing a state in which the core is set in the main mold for the closed impeller. 図11Aは鋳造工程のうち型合わせ工程から注湯工程までを模式的に示す図である。図11Bは図11Aの鋳造用砂型の別態様を説明する図である。FIG. 11A is a diagram schematically showing the casting process from the mold matching process to the pouring process. FIG. 11B is a diagram illustrating another aspect of the casting sand mold of FIG. 11A.

(実施形態)
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図1のフローチャートでは、図2〜図11を適宜参照するものとする。図1に示すように、本発明に係る鋳造用砂型1の製造方法は大きく分けて、砂ブロック形成工程、除去加工工程および鋳造工程の上位レベルの工程で構成されている。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the flowchart of FIG. 1, it is assumed that FIGS. 2 to 11 are appropriately referred to. As shown in FIG. 1, the manufacturing method of the casting sand mold 1 according to the present invention is roughly divided into a sand block forming step, a removing processing step, and a high-level step of the casting step.

砂ブロック形成工程(砂ブロックの製造方法)は、鋳造用砂型1をリサイクルする場合、鋳造用砂型1をばらして鋳物10を取り出す型ばらし工程と、鋳物砂2を粉砕する粉砕工程と、粉砕された鋳物砂2を再生処理する再生処理工程と、再生処理された鋳物砂2に粘結材3を混錬する混錬工程と、混錬された鋳物砂2を押し固めて固化させ砂ブロック4を得る押し固め工程とを備えている。型ばらし工程で取り出した鋳物10は、仕上げ加工を施す鋳仕上げ工程を得て製品となる。 In the sand block forming step (method for manufacturing a sand block), when the casting sand mold 1 is recycled, the casting sand mold 1 is disassembled and the casting 10 is taken out, and the casting sand 2 is crushed. A reclaiming process for regenerating the reclaimed casting sand 2, a kneading step for kneading the binder 3 with the reclaimed casting sand 2, and a sand block 4 for compacting and solidifying the kneaded casting sand 2. It is equipped with a compaction process to obtain. The casting 10 taken out in the mold disassembling step obtains a casting finishing step of performing a finishing process and becomes a product.

なお、実施形態では、砂ブロック形成工程において鋳物砂2をリサイクルするところから含めたが、これに限定されず、鋳造用砂型1を全て新規の鋳物砂2から製造する場合は、混錬工程から始め、次に押し固め工程を行うものとする。 In the embodiment, the casting sand 2 is included in the sand block forming step from the point of recycling, but the present invention is not limited to this, and when the casting sand mold 1 is entirely manufactured from the new casting sand 2, it is included from the kneading step. First, then the compaction process shall be performed.

除去加工工程は、鋳物10の形状データ10aを作製する形状データ作製工程と、形状データ10aから鋳造用砂型1の型形状を加工するための除去工具43の加工経路等を作製する加工パス作製工程と、数値制御加工機械40に砂ブロック4をセットする砂ブロックセット工程と、数値制御加工機械40で砂ブロック4を除去加工して鋳造用砂型1を得る除去加工工程とを備えている。 The removal processing step includes a shape data production step for producing the shape data 10a of the casting 10 and a processing path production step for producing a processing path of the removal tool 43 for processing the mold shape of the casting sand mold 1 from the shape data 10a. A sand block setting step of setting the sand block 4 on the numerical control processing machine 40 and a removal processing step of removing the sand block 4 with the numerical control processing machine 40 to obtain a sand mold 1 for casting are provided.

鋳造工程は、鋳造用砂型1の上型1a、下型1b及び中子7等を合わせる型合わせ工程と、金属材料を溶解して溶湯を得る溶解工程と、溶湯を鋳造用砂型1に流し込む注湯工程とを備えている。 The casting process includes a mold matching step of combining the upper mold 1a, lower mold 1b, core 7 and the like of the casting sand mold 1, a melting step of melting a metal material to obtain a molten metal, and pouring the molten metal into the casting sand mold 1. It has a hot water process.

次に上位レベルとしての砂ブロック形成工程を詳しく説明する。図2Aに示すように、型ばらし工程では、上下の型枠20の鋳物砂2中から鋳物10を取り出とともに、型枠20から鋳物砂2を外してばらばらにする。取り出した鋳物10に振動等を加えることで鋳物砂2を落としてもよい。 Next, the sand block forming process as a higher level will be described in detail. As shown in FIG. 2A, in the mold disassembling step, the casting 10 is taken out from the casting sand 2 of the upper and lower molds 20, and the casting sand 2 is removed from the mold 20 to be separated. The casting sand 2 may be dropped by applying vibration or the like to the removed casting 10.

図2Bに示すように、粉砕工程では、ばらした鋳物砂2はある程度の大きさの塊になっている部分があるので、この鋳物砂2を粉砕機21で元の粒状に近くなるまで粉砕する。 As shown in FIG. 2B, in the crushing step, the separated casting sand 2 has a portion that is agglomerated to a certain size, so the casting sand 2 is crushed by the crusher 21 until it becomes close to the original granules. ..

図2Cに示すように、再生処理工程では、粉砕した鋳物砂2を再生装置22aに投入し、再生装置22aを回転させて遠心力で鋳物砂2を飛ばし再生装置22aの周壁にぶつけて、鋳物砂2に付いた粘結材3を砕いて落とす。このように、乾式の再生装置22aを使用するので、湿式のように鋳物砂2を水洗いすることなく、鋳物砂2のリサイクルを容易に行うことができる。さらに細かく砕いた鋳物砂2から粘結材3を吸塵機24で吸引し、粘結材3が除去された鋳物砂2を得る。 As shown in FIG. 2C, in the recycling process, the crushed casting sand 2 is put into the recycling device 22a, the recycling device 22a is rotated, the casting sand 2 is blown off by centrifugal force, and the casting sand 2 is hit against the peripheral wall of the recycling device 22a. Crush and remove the binder 3 attached to the sand 2. As described above, since the dry recycling apparatus 22a is used, the casting sand 2 can be easily recycled without washing the casting sand 2 with water as in the wet type. Further, the binder 3 is sucked from the finely crushed casting sand 2 by the dust collector 24 to obtain the casting sand 2 from which the binder 3 has been removed.

図2Dは、図2Cの別態様を示し、再生処理工程では、粉砕した鋳物砂2を再生装置22に投入し、バーナー23で加熱して鋳物砂2に付いた粘結材3を炭化させる。さらに加熱した後の鋳物砂2から炭化した粘結材3を吸塵機24で吸引し、粘結材3が除去された鋳物砂2を得る。 FIG. 2D shows another aspect of FIG. 2C. In the regeneration treatment step, the crushed casting sand 2 is put into the recycling device 22 and heated by the burner 23 to carbonize the binder 3 attached to the casting sand 2. The carbonized binder 3 is sucked from the cast sand 2 after further heating with a dust collector 24 to obtain the cast sand 2 from which the binder 3 has been removed.

一方、図2Eに示すように、鋳仕上げ工程では、型ばらし工程で取り出された鋳物10に対して、バリ取り、グラインダー掛け、仕上げ加工、ショットブラストなどを必要に応じて施し、鋳物10の最終的な製品を得る。 On the other hand, as shown in FIG. 2E, in the casting finishing step, deburring, grindering, finishing, shot blasting, etc. are applied to the casting 10 taken out in the mold disassembling step as necessary to finalize the casting 10. Product.

図3Aに示すように、混錬工程では、鋳物砂2として、人工セラミック砂である粒度分布の平均粒度が所定の値の大粒2aと、平均粒度が大粒2aの所定の値よりも小さい小粒2bとの、平均粒度の異なる複数種類の鋳物砂2を混錬機25に投入する。さらに、水溶性のエステル硬化用アルカリフェノール樹脂を含む粘結材3を混錬機25に投入し、鋳物砂2と粘結材3とを混錬する。具体的には、粘結材3は、エステル硬化用アルカリフェノール樹脂およびアルカリフェノール樹脂用硬化剤からなる。 As shown in FIG. 3A, in the kneading step, as the casting sand 2, the large grain 2a having an average particle size distribution of artificial ceramic sand having a predetermined value and the small grain 2b having an average particle size smaller than the predetermined value of the large grain 2a A plurality of types of casting sand 2 having different average particle sizes are put into the kneader 25. Further, the binder 3 containing the water-soluble alkali phenol resin for ester curing is put into the kneader 25, and the casting sand 2 and the binder 3 are kneaded. Specifically, the binder 3 is composed of an alkali phenol resin for ester curing and a curing agent for alkali phenol resin.

このとき、鋳物砂2の全体に対する混合比率は約97.5wt%であり、粘結材3の全体に対する混合比率は約2.5wt%である。詳細には、粘結材3の2.5wt%の構成は、水でうすめたエステル硬化用アルカリフェノール樹脂の混合比率が約2.0wt%、アルカリフェノール樹脂用硬化剤の混合比率が約0.5wt%とすることが好ましい。エステル硬化用アルカリフェノール樹脂そのものの混合比率は約1%であるが、混合比率が1%であると全体に行き渡りにくい。そこで、水溶性のエステル硬化用アルカリフェノール樹脂を使用することで、水でうすめて全体に容易に行き渡らせることができる。 At this time, the mixing ratio of the casting sand 2 to the whole is about 97.5 wt%, and the mixing ratio of the binder 3 to the whole is about 2.5 wt%. Specifically, in the 2.5 wt% composition of the binder 3, the mixing ratio of the alkali phenol resin for ester curing diluted with water is about 2.0 wt%, and the mixing ratio of the curing agent for alkali phenol resin is about 0. It is preferably 5 wt%. The mixing ratio of the alkali phenol resin for ester curing itself is about 1%, but if the mixing ratio is 1%, it is difficult to spread over the whole. Therefore, by using a water-soluble alkali phenol resin for ester curing, it can be diluted with water and easily distributed throughout.

また、鋳物砂2において、大粒2aと小粒2bとの比率は、大粒2a:小粒2b=70:30とすることが好ましい。この比率にすることで、鋳物砂2のリサイクル時の再生率を全体として91%と高い値にすることができる。 Further, in the casting sand 2, the ratio of the large grain 2a to the small grain 2b is preferably large grain 2a: small grain 2b = 70:30. By setting this ratio, the recycling rate of the cast sand 2 at the time of recycling can be as high as 91% as a whole.

なお、上記の鋳物砂2および粘結材3の混合比率に近ければ好ましいが、上記混合比率は、一例であり、鋳物砂2の混合比率を80%〜70%、粘結材3の混合比率を20%〜30%、全体として100%となるようにしてもよい。さらには、これらの混合比率に限定されるものではない。また、実施形態では、エステル硬化用アルカリフェノール樹脂を水溶性としたがこれに限定されず、水溶性ではないエステル硬化用アルカリフェノール樹脂を使用しても差し支えない。 It is preferable that the mixing ratio is close to the mixing ratio of the casting sand 2 and the binder 3, but the mixing ratio is an example, and the mixing ratio of the casting sand 2 is 80% to 70%, and the mixing ratio of the binder 3 is 80% to 70%. May be 20% to 30%, or 100% as a whole. Furthermore, the mixing ratio is not limited to these. Further, in the embodiment, the alkali phenol resin for ester curing is made water-soluble, but the present invention is not limited to this, and an alkali phenol resin for ester curing that is not water-soluble may be used.

図3Bに示すように、押し固め工程では、定盤28の上に型枠20を置き、型枠20内に粘結材3と混錬した鋳物砂2を充填する。圧縮機26を用いて、型枠20内の鋳物砂2を押し固める。このとき、混錬された鋳物砂2と水溶性のエステル硬化用アルカリフェノール樹脂からなる粘結材3とを、プレスしながら加振装置27で振動を与えて固化させる。 As shown in FIG. 3B, in the compaction step, the mold 20 is placed on the surface plate 28, and the mold 20 is filled with the casting sand 2 kneaded with the binder 3. The compressor 26 is used to compact the casting sand 2 in the mold 20. At this time, the kneaded casting sand 2 and the binder 3 made of a water-soluble alkali phenol resin for ester curing are vibrated by the vibrating apparatus 27 while being pressed to solidify.

鋳物砂2と水溶性のエステル硬化用アルカリフェノール樹脂からなる粘結材3とを押し固めて、圧縮強度が15〜50(N/cm2)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たすように型枠20内の鋳物砂2の全体をプレスして固化させることで所定形状の砂ブロック4を形成する。エステル硬化用アルカリフェノール樹脂を含む粘結材3による砂ブロック4とすることで、砂ブロック4全体に粘り強さを持たせ、靭性を向上させることができる。このため、砂ブロック4が撓むことがあっても壊れることがなく、砂ブロック4を容易に扱うことができる。 By compacting the casting sand 2 and the binder 3 made of a water-soluble alkali phenol resin for ester curing, the compressive strength is 15 to 50 (N / cm 2 ) or the bulk density is 1.0 to 2.0. A sand block 4 having a predetermined shape is formed by pressing and solidifying the entire casting sand 2 in the mold 20 so as to satisfy at least one of (g / cm 3 ). By forming the sand block 4 made of the binder 3 containing the alkali phenol resin for ester curing, the entire sand block 4 can be made tenacious and the toughness can be improved. Therefore, even if the sand block 4 bends, it does not break, and the sand block 4 can be easily handled.

次に砂ブロック4の断面の構成を模式的に誇張して説明する。図4Aは、図4Bに対する比較例の砂ブロック4の構成であり、鋳物砂2は、人工セラミック砂で自然の砂に比較して丸みを帯びており、粒度分布の平均粒度が所定の値の大粒2aと、平均粒度が大粒2aの所定の値よりも小さい小粒2bとからなる。押し固め工程では、加振装置27による振動を与えていないため、大粒2aと小粒2bと乱れて配列されている。 Next, the configuration of the cross section of the sand block 4 will be schematically exaggerated and described. FIG. 4A shows the configuration of the sand block 4 of the comparative example with respect to FIG. 4B. The cast sand 2 is artificial ceramic sand, which is rounder than natural sand, and the average particle size distribution has a predetermined value. It is composed of a large grain 2a and a small grain 2b whose average particle size is smaller than a predetermined value of the large grain 2a. In the compaction step, since the vibration device 27 does not give vibration, the large particles 2a and the small particles 2b are arranged in a disorderly manner.

図4Bは押し固め工程で加振装置27による振動を与えた砂ブロック4の構成である。鋳物砂2は、比較例同様、大粒2aと小粒2bとからなる。鋳物砂2の大粒2aと小粒2bとは、押し固め工程で振動を与えられることで、規則的に整列するように配列されている。このため、図4Aの砂ブロック4に比較して図4Bの砂ブロック4は、除去加工時の加工面5(図7C参照)の加工精度を向上させ、表面粗さを小さくして加工面5をきれいに仕上げることができる。 FIG. 4B shows the configuration of the sand block 4 that has been vibrated by the vibration exciter 27 in the compaction process. The casting sand 2 is composed of large grains 2a and small grains 2b as in the comparative example. The large grains 2a and the small grains 2b of the casting sand 2 are arranged so as to be regularly aligned by being subjected to vibration in the compaction process. Therefore, as compared with the sand block 4 of FIG. 4A, the sand block 4 of FIG. 4B improves the processing accuracy of the processed surface 5 (see FIG. 7C) at the time of removal processing, reduces the surface roughness, and reduces the surface roughness of the processed surface 5. Can be finished neatly.

また、鋳物砂2は、球状のセラミック人工砂であり、大粒2aの平均粒度は150〜212(μm)で、混合比が60〜50%であり、小粒2bの平均粒度は75〜106(μm)で、混合比が40〜50%であり、合わせて100%とすることがより好ましい。このような構成とすることで、鋳造用砂型1(図11A参照)のリサイクル性や通気性を確保したうえで、塗型なしで表面の精度がよい鋳物10(図5B参照)を得ることができる。 The casting sand 2 is a spherical ceramic artificial sand, the average particle size of the large grain 2a is 150 to 212 (μm), the mixing ratio is 60 to 50%, and the average particle size of the small grain 2b is 75 to 106 (μm). ), The mixing ratio is 40 to 50%, and it is more preferable that the total is 100%. With such a configuration, it is possible to obtain a casting 10 (see FIG. 5B) having a good surface accuracy without a coating mold while ensuring the recyclability and air permeability of the casting sand mold 1 (see FIG. 11A). it can.

なお、鋳物砂2は、球状のセラミック人工砂に限定されず、角張った部分を有するセラミック人工砂や、自然砂、さらには、けい砂、クロマイト砂、ジルコン砂など、砂ブロック4に使用できれば、他の一般的な鋳物砂2であっても差し支えない。また、大粒2aと小粒2bの平均粒度は、上記の値に限定されず、他の平均粒度の砂粒であってもよく、混合比率も上記の値に限定されるものではなく、上記以外の範囲に適宜変更しても差し支えない。 The casting sand 2 is not limited to spherical ceramic artificial sand, but can be used for sand block 4 such as ceramic artificial sand having an angular portion, natural sand, silica sand, chromate sand, and zircon sand. Other general cast sand 2 may be used. Further, the average particle size of the large grain 2a and the small grain 2b is not limited to the above value, and may be sand grains of other average particle size, and the mixing ratio is not limited to the above value, and is in a range other than the above. It may be changed as appropriate.

次に砂ブロック4の上記以外の作用効果について説明する。以上に述べたように、混錬された鋳物砂2と粘結材3とを単にプレスするだけでなく、振動を与えながらプレスするので、砂ブロック4内全体において、密度のむらをなくすことができる。さらに、鋳物砂2は、人工セラミック砂であるので、自然の砂に比較して砂粒の大きさのむらを低減するとともに砂粒の形状が丸型となり、砂粒2a、2bを均一に配列することができる。さらに、粘結材3のエステル硬化用アルカリフェノール樹脂は水溶性であるので、鋳物砂2と混錬させ易く且つ廃棄時の除去も容易にできる。 Next, the action and effect of the sand block 4 other than the above will be described. As described above, since the kneaded casting sand 2 and the binder 3 are not only pressed but also pressed while applying vibration, unevenness in density can be eliminated in the entire sand block 4. .. Further, since the cast sand 2 is an artificial ceramic sand, the unevenness of the size of the sand grains is reduced as compared with the natural sand, the shape of the sand grains is round, and the sand grains 2a and 2b can be uniformly arranged. .. Further, since the alkali phenol resin for ester curing of the binder 3 is water-soluble, it can be easily kneaded with the casting sand 2 and can be easily removed at the time of disposal.

さらに、平均粒度が大粒2aの所定の値よりも小さい小粒2bは、軽いためリサイクルの再生処理工程時に吸引除去され易いが、平均粒度が所定の値の大粒2aを混ぜることでリサイクル率を向上させることができる。さらに、平均粒度が所定の値の大粒2aを混ぜることで、鋳造用砂型1の通気性を向上させることができる。さらに、平均粒度が大粒2aの所定の値よりも小さい小粒2bを混ぜることで、加工面5の精度を向上させることができる。すなわち、リサイクル性や通気路の確保をしたうえで、除去加工後の加工精度を向上させることができる。 Further, since the small particles 2b having an average particle size smaller than the predetermined value of the large particles 2a are light, they are easily removed by suction during the recycling process, but the recycling rate is improved by mixing the large particles 2a having the average particle size having a predetermined value. be able to. Further, by mixing the large particles 2a having an average particle size of a predetermined value, the air permeability of the casting sand mold 1 can be improved. Further, the accuracy of the machined surface 5 can be improved by mixing the small particles 2b whose average particle size is smaller than the predetermined value of the large particles 2a. That is, it is possible to improve the processing accuracy after the removal processing while ensuring the recyclability and the ventilation path.

さらに、鋳物砂2を再生利用して砂ブロック4を形成するには、新規に平均粒度の小さい小粒2bの鋳物砂2を加え、平均粒度の大きい大粒2aの鋳物砂2は、再生利用のものを使用する。こうすることで、ばらし工程の後、粘結材3を吸塵機24のエアーの吸い込みで除去する際に、小粒2bの鋳物砂2が粘結材3と一緒に除去されるが、平均粒度の小さい小粒2bの鋳物砂2を加えることで、大粒2aのほとんどをリサイクルすることができる。 Further, in order to form the sand block 4 by reusing the casting sand 2, a new small grain 2b casting sand 2 having a small average particle size is added, and the large grain 2a casting sand 2 having a large average particle size is recycled. To use. By doing so, when the binder 3 is removed by sucking air from the dust collector 24 after the disassembling step, the casting sand 2 of the small particles 2b is removed together with the binder 3, but the average particle size By adding the casting sand 2 of the small particles 2b, most of the large particles 2a can be recycled.

なお、実施形態は、押し固め工程で、鋳物砂2に加振装置27により振動を与えた砂ブロック4に限定されず、図4Aの比較例に示した鋳物砂2に加振装置27により振動を与えていない砂ブロック4も含むものとする。ただし、押し固め工程で、鋳物砂2に加振装置27により振動を与えた砂ブロック4の方が、砂ブロック4内全体で鋳物砂2の粒2a、2bを均一にし、密度のむらをなくす効果は大きい。 The embodiment is not limited to the sand block 4 in which the casting sand 2 is vibrated by the vibration device 27 in the compaction step, and the casting sand 2 shown in the comparative example of FIG. 4A is vibrated by the vibration device 27. It is assumed that the sand block 4 which is not given is also included. However, the sand block 4 in which the casting sand 2 is vibrated by the vibrating device 27 in the compaction step has the effect of making the grains 2a and 2b of the casting sand 2 uniform throughout the sand block 4 and eliminating unevenness in density. Is big.

次に本発明の鋳造用砂型1による鋳物10の製品例について説明する。図5Aに示すように、鋳物10は、いわゆるクローズドインペラである。クローズドインペラ10は、ウォーターポンプ15等に使用され、羽根11が主板12と側板13との間に挟まれており、回転軸14を中心に回転させて側板13の開口から入った水を主板12の遠心力及び羽根11の案内により外径方向に吐出するものである。 Next, a product example of the casting 10 using the casting sand mold 1 of the present invention will be described. As shown in FIG. 5A, the casting 10 is a so-called closed impeller. The closed impeller 10 is used for a water pump 15 or the like, and the blade 11 is sandwiched between the main plate 12 and the side plate 13, and the water that has entered through the opening of the side plate 13 is rotated around the rotating shaft 14 to be taken into the main plate 12. It is discharged in the outer diameter direction by the centrifugal force of the above and the guidance of the blade 11.

図5B、図11Aに示すように、鋳造用砂型1から外した直後のクローズドインペラ10は、溶湯62が湯道で固まりクローズドインペラ10に着いた状態である。クローズドインペラ10の羽根11は、平面視で渦巻状であり、且つ、中心から外径に向かってねじれた3次元的に複雑な形状である。 As shown in FIGS. 5B and 11A, the closed impeller 10 immediately after being removed from the casting sand mold 1 is in a state where the molten metal 62 is solidified in the runner and reaches the closed impeller 10. The blade 11 of the closed impeller 10 has a spiral shape in a plan view and a three-dimensionally complicated shape twisted from the center toward the outer diameter.

次に上位レベルとしての除去加工工程について詳しく説明する。図6Aに示すように、形状データ作製工程では、コンピュータ31により製品となる鋳物10(図5参照)の形状データ(不図示)を作製する。2次元図面の場合であっても、製品となる鋳物10が立体形状である場合は、3次元CADによる形状データを作製する。さらに、製品となる鋳物10の形状データを基にして3次元CAD上で鋳造用砂型1(図11参照)の設計を行う。このとき、鋳造用砂型1の分割方法、形状によっては中子形状、溶湯の湯道などの鋳造方案の検討も行い設計する。例えば、鋳物10がクローズドインペラのように複雑な形状の場合、鋳造用砂型1の中子7(図8参照)の形状データ10aを作製する。 Next, the removal processing process as a higher level will be described in detail. As shown in FIG. 6A, in the shape data producing step, the shape data (not shown) of the casting 10 (see FIG. 5) to be a product is produced by the computer 31. Even in the case of a two-dimensional drawing, if the casting 10 to be a product has a three-dimensional shape, shape data by three-dimensional CAD is produced. Further, the casting sand mold 1 (see FIG. 11) is designed on the three-dimensional CAD based on the shape data of the casting 10 to be the product. At this time, the method of dividing the sand mold 1 for casting, and depending on the shape, a core shape, a casting plan such as a molten metal runner, etc. are also examined and designed. For example, when the casting 10 has a complicated shape such as a closed impeller, the shape data 10a of the core 7 (see FIG. 8) of the casting sand mold 1 is produced.

加工パス作製工程では、鋳造用砂型1のCADの形状データを基に、CAMソフトを使用しモニタ32で加工範囲4aにおける除去工具43aの経路などの動かし方を検討し、数値制御加工機械40(図6B参照)の動作プログラム(例えば、いわゆるGコード)を作製する。CAMソフトへの入力データは、例えば、除去工具43aの種類、回転数、送り速度、切削量、経路(加工パス)などであり、最終的な加工形状データ33をモニタ32で確認する。 In the machining path manufacturing process, based on the CAD shape data of the casting sand mold 1, CAM software is used to examine how to move the path of the removal tool 43a in the machining range 4a on the monitor 32, and the numerically controlled machining machine 40 (numerical control machining machine 40 ( An operation program (for example, so-called G code) of (see FIG. 6B) is created. The input data to the CAM software is, for example, the type of the removal tool 43a, the rotation speed, the feed rate, the cutting amount, the path (machining path), and the like, and the final machining shape data 33 is confirmed on the monitor 32.

図6B、図7Aに示すように、数値制御加工機械40は、第1軸(X軸)となるレール44と、これらのレール44にスライド可能に立つ支柱45と、これらの支柱45に掛け渡され第2軸(Y軸)となる梁部46と、この梁部46にスライド可能に設けられるスライダ47と、このスライダに昇降可能に設けられ第3軸(Z軸)となる昇降機構48と、この昇降機構48に昇降機構48の軸周りに回転可能に設けられ第4軸(回転軸)となる回転機構51と、この回転機構51に揺動可能に設けられ第5軸(揺動軸)となる揺動機構52とを備えている。 As shown in FIGS. 6B and 7A, the numerical control processing machine 40 spans the rails 44 that serve as the first axis (X-axis), the columns 45 that stand slidably on these rails 44, and these columns 45. A beam portion 46 that serves as a second axis (Y-axis), a slider 47 that is slidably provided on the beam portion 46, and an elevating mechanism 48 that is slidably provided on the slider and serves as a third axis (Z-axis). The elevating mechanism 48 is rotatably provided around the axis of the elevating mechanism 48 to be the fourth axis (rotating shaft), and the rotating mechanism 51 is rotatably provided with the fifth axis (swinging shaft). ) Is provided.

さらに、数値制御加工機械40は、レール44間に設けられる台53と、台53に設けられるクランプ機構54と、揺動機構の先端部に設けられるスピンドル41及びチャック42とを備え、チャック42に除去工具43が取付けられている。数値制御加工機械40は、いわゆる5軸加工機である。なお、数値制御加工機械40では、CAMソフト上での除去工具43aに対応する、除去工具43を使用するものとする。 Further, the numerically controlled machining machine 40 includes a base 53 provided between the rails 44, a clamp mechanism 54 provided on the base 53, and a spindle 41 and a chuck 42 provided at the tip of the swing mechanism, and the chuck 42 has a base 53. The removal tool 43 is attached. The numerically controlled machining machine 40 is a so-called 5-axis machining machine. In the numerically controlled machining machine 40, the removal tool 43 corresponding to the removal tool 43a on the CAM software is used.

砂ブロックセット工程では、台53に砂ブロック4をセットし、この砂ブロック4の型枠20をクランプ機構54でクランプする。なお、実施形態の砂ブロック4は型枠20を設けたが、これに限定されず、中子などの型形状によっては、砂ブロック4に型枠20を設けずに直接砂ブロック4をクランプ機構54でクランプしてもよい。 In the sand block setting step, the sand block 4 is set on the table 53, and the formwork 20 of the sand block 4 is clamped by the clamping mechanism 54. The sand block 4 of the embodiment is provided with a mold 20, but the present invention is not limited to this, and depending on the shape of the core or the like, the sand block 4 is directly clamped without providing the mold 20. It may be clamped at 54.

図6B〜図7Cに示すように、除去工具43は、エンドミルであり、直径Dに対するチャック42端部からの突出し量Lの比(L/D)が5〜50である。なお、実施形態では、除去工具43をエンドミルとしたが、これに限定されず、除去工具43は、ドリル、バイト、電着砥石などの少なくとも1つでもよく、砂ブロック4を除去加工できれば、他の棒状の工具であっても差し支えない。バイトの場合は、直径Dではなくシャンク幅Dとする。 As shown in FIGS. 6B to 7C, the removal tool 43 is an end mill, and the ratio (L / D) of the amount of protrusion L from the end of the chuck 42 to the diameter D is 5 to 50. In the embodiment, the removal tool 43 is an end mill, but the removal tool 43 is not limited to this, and the removal tool 43 may be at least one such as a drill, a tool bit, and an electrodeposition grindstone, as long as the sand block 4 can be removed. It does not matter even if it is a rod-shaped tool. In the case of a bite, the shank width D is used instead of the diameter D.

除去加工工程では、形状データに基づいて除去工具43をコンピュータ制御により操作する4軸以上の数値制御加工機械40を用いて、砂ブロック4の砂粒を除去工具43で剥がしながら除去加工することによって鋳造用砂型1の一部又は全部を製造する。加工条件は、除去工具43が回転工具の場合、加工速度を1〜4(m/sec)、送り速度を1000〜9000(mm/分)とすることが好ましい。なお、加工条件は、上記の値に限定されず、砂ブロック4を加工できれば、上記以外の値であってもよい。 In the removal processing step, casting is performed by removing sand particles of the sand block 4 while peeling them with the removal tool 43 using a numerically controlled processing machine 40 having four or more axes that operates the removal tool 43 by computer control based on the shape data. Manufacture part or all of sand mold 1. When the removal tool 43 is a rotary tool, the machining conditions are preferably a machining speed of 1 to 4 (m / sec) and a feed rate of 1000 to 9000 (mm / min). The processing conditions are not limited to the above values, and may be values other than the above as long as the sand block 4 can be processed.

なお、実施形態では、数値制御加工機械40を、5軸のマシニングセンタとしたが、これに限定されず、数値制御加工機械40は、4軸以上のマシニングセンタであれば、4軸、6軸のマシニングセンタであってもよい。数値制御加工機械40を、4軸以上とすることで、アンダーカット6がある鋳物10の鋳造用砂型1を製造することができる。さらに、中子を削減して、高精度の鋳造用砂型1を製造することができる。 In the embodiment, the numerical control machining center 40 is a 5-axis machining center, but the present invention is not limited to this, and the numerical control machining center 40 is a 4-axis or 6-axis machining center if it is a machining center with 4 or more axes. It may be. By setting the numerically controlled processing machine 40 to have four or more axes, it is possible to manufacture a sand mold 1 for casting of a casting 10 having an undercut 6. Further, the number of cores can be reduced, and a high-precision casting sand mold 1 can be manufactured.

特に、数値制御加工機械40を5軸のマシニングセンタとすることで、図5Aに示すクローズドインペラ10のような羽根11を有する複雑な形状で大きい立体形状であり、且つ、除去工具43を少なくとも2方向以上から進入させて砂ブロック4を除去加工することで砂ブロック4の平面視にて異なる方向に連続すると共に、砂ブロック4の垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続する羽根11を形成するためのアンダーカット6を有する鋳造用砂型1を製造することができる。 In particular, by using the numerically controlled machining machine 40 as a 5-axis machining center, it has a complicated shape having blades 11 like the closed impeller 10 shown in FIG. 5A and a large three-dimensional shape, and the removal tool 43 can be moved in at least two directions. In order to form the blades 11 which are continuous in different directions in the plan view of the sand block 4 and which are continuous at different angles of inclination with respect to the vertical direction of the sand block 4 by advancing from the above and removing the sand block 4. The sand mold 1 for casting having the undercut 6 of the above can be manufactured.

次にクローズドインペラ10(図5参照)用の中子7について説明する。図8Aに示すように、中子7は、クローズドインペラ10の羽根11、主板12の内面、側板13の内面などを形成するものである。羽根11を形成するためのキャビティ70は、中子7にキャビティ70平面視にて、中心部71から外周部72に向かって渦巻き状に3か所に形成されている。3か所のキャビティ3は、全てが平面視にて1つの砂ブロック4に形成されている。 Next, the core 7 for the closed impeller 10 (see FIG. 5) will be described. As shown in FIG. 8A, the core 7 forms the blade 11 of the closed impeller 10, the inner surface of the main plate 12, the inner surface of the side plate 13, and the like. Cavities 70 for forming the blades 11 are formed in the core 7 in three places in a spiral shape from the central portion 71 toward the outer peripheral portion 72 in a plan view of the cavity 70. All of the three cavities 3 are formed in one sand block 4 in a plan view.

図8A、図8Bに示すように、一つのキャビティ70の断面は、中心部71から外周部72に向かって、断面の位置(1)では垂線方向(軸方向)に対する傾き角が大きく、断面の位置(2)では断面の位置(1)より傾き角が小さくなり、断面の位置(3)では断面の位置(2)より傾き角が小さくなり、断面の位置(4)では断面の位置(3)より傾き角が小さくなる。 As shown in FIGS. 8A and 8B, the cross section of one cavity 70 has a large inclination angle with respect to the perpendicular direction (axial direction) at the cross-sectional position (1) from the central portion 71 toward the outer peripheral portion 72, and the cross section of the cross section. At position (2), the tilt angle is smaller than at cross-section position (1), at cross-section position (3), the tilt angle is smaller than at cross-section position (2), and at cross-section position (4), cross-section position (3). ), The tilt angle is smaller.

このように、中子7のキャビティ70の形状は、砂ブロック4の平面視にて異なる方向に連続すると共に、砂ブロック4の垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続するアンダーカット6を有している。 As described above, the shape of the cavity 70 of the core 7 has the undercut 6 which is continuous in different directions in the plan view of the sand block 4 and the inclination angle of the sand block 4 with respect to the vertical direction is continuous at different angles. ing.

次に、除去加工工程における、除去工具43の角度について説明する。図9Aに示すように、中子7、キャビティ70は、中子7にキャビティ70の平面視にて、中心部71から外周部72に向かって渦巻き状に3か所に形成されている。 Next, the angle of the removal tool 43 in the removal processing step will be described. As shown in FIG. 9A, the core 7 and the cavity 70 are formed in the core 7 in three places in a spiral shape from the central portion 71 toward the outer peripheral portion 72 in a plan view of the cavity 70.

図9A、図9Bに示すように、一つのキャビティ70の断面は、中心部71から外周部72に向かう断面の位置(1)〜(4)において、垂線方向(軸方向)対する傾き角は、断面の位置(1)では傾き角がθ1であり、断面の位置(2)では傾き角がθ2であり、断面の位置(3)では傾き角がθ3であり、断面の位置(4)では傾き角がθ4であり、θ1>θ2>θ3>θ4となるように徐々に傾き角を変えている。 As shown in FIGS. 9A and 9B, the cross section of one cavity 70 has an inclination angle with respect to the perpendicular direction (axial direction) at the positions (1) to (4) of the cross section from the central portion 71 to the outer peripheral portion 72. The tilt angle is θ1 at the cross-section position (1), the tilt angle is θ2 at the cross-section position (2), the tilt angle is θ3 at the cross-section position (3), and the tilt angle is θ3 at the cross-section position (4). The angle is θ4, and the tilt angle is gradually changed so that θ1> θ2> θ3> θ4.

除去加工工程では、除去工具43が中子7の中心部71から外周部72に向かって、砂ブロック4の平面視にて異なる方向に連続すると共に、砂ブロック4の垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続するように移動し、複雑なアンダーカット6の形状を形成している。このような除去加工を行うことで、キャビティ70を平面視にて渦巻き状で且つ高さ方向にねじれているインペラ形状(インペラの羽根の形状)に形成すると共に、インペラ形状の全ての羽根11(図5参照)を平面視にて一つの砂ブロック4に形成する。 In the removal processing step, the removal tool 43 continues in different directions in the plan view of the sand block 4 from the central portion 71 of the core 7 toward the outer peripheral portion 72, and the inclination angle of the sand block 4 with respect to the vertical direction is different. It moves continuously at an angle to form a complex undercut 6 shape. By performing such removal processing, the cavity 70 is formed into an impeller shape (shape of impeller blades) that is spiral in a plan view and twisted in the height direction, and all the blades 11 of the impeller shape (the shape of the blades of the impeller). (See FIG. 5) is formed in one sand block 4 in a plan view.

次に中子7とおも型8について説明する。図10Aに示すように、砂ブロック4を除去工具43で除去加工することで中子7を製造する。同様に砂ブロック4を除去工具43で除去加工することで、図10Bに示す、おも型8を製造する。図10Cに示すように、おも型8に中子7をセットすることで鋳造用砂型1を得る。なお、図10Cの鋳造用砂型1は、クローズドインペラ10を2個取りするように形成されている。 Next, the core 7 and the main mold 8 will be described. As shown in FIG. 10A, the core 7 is manufactured by removing the sand block 4 with the removing tool 43. Similarly, by removing the sand block 4 with the removing tool 43, the main mold 8 shown in FIG. 10B is manufactured. As shown in FIG. 10C, a casting sand mold 1 is obtained by setting the core 7 in the main mold 8. The casting sand mold 1 of FIG. 10C is formed so as to take two closed impellers 10.

次に上位レベルとしての鋳造工程について詳しく説明する。図11Aに示すように、型合わせ工程では、上型1aと下型1bとの間に中子7をセットし、上型1aと下型1bとを位置決めピン(不図示)などで位置決めして合わせて鋳造用砂型1とする。この場合上型1a及び下型1bは、おも型8とも言える。また、型枠20をクランプ部材28でクランプしてもよい。型枠20をクランプすることで、溶湯62を流し込んだ際に上型が浮き上がることを抑制できる。 Next, the casting process as a higher level will be described in detail. As shown in FIG. 11A, in the mold matching step, the core 7 is set between the upper mold 1a and the lower mold 1b, and the upper mold 1a and the lower mold 1b are positioned by a positioning pin (not shown) or the like. Together, it is a sand mold 1 for casting. In this case, the upper mold 1a and the lower mold 1b can be said to be the main mold 8. Further, the mold 20 may be clamped by the clamp member 28. By clamping the mold 20, it is possible to prevent the upper mold from floating when the molten metal 62 is poured.

溶解工程では、金属材料を溶解して溶湯62を得る。注湯工程では、取鍋61から溶湯62を鋳造用砂型1の湯口63に流し込む。溶湯62は鋳造用砂型1のキャビティ70に充填され、冷却することで固化しクローズドインペラ(鋳物)10となる。 In the melting step, the metal material is melted to obtain a molten metal 62. In the pouring step, the molten metal 62 is poured from the ladle 61 into the sprue 63 of the casting sand mold 1. The molten metal 62 is filled in the cavity 70 of the sand mold 1 for casting, and is solidified by cooling to become a closed impeller (casting) 10.

次に図11Aの鋳造用砂型1の別態様を説明する。図11Bに示すように、上型1aには、製品を形成するキャビティ70全体に亘って大きく突出する凸部7が形成されている。下型1bには、製品を形成するキャビティ70全体に亘って大きく窪むとともに上型1aの凸部7に嵌る凹部8が形成されている。 Next, another aspect of the casting sand mold 1 of FIG. 11A will be described. As shown in FIG. 11B, the upper mold 1a is formed with a convex portion 7 that greatly protrudes over the entire cavity 70 forming the product. The lower mold 1b is formed with a recess 8 that is largely recessed over the entire cavity 70 forming the product and that fits into the convex portion 7 of the upper mold 1a.

上型1aに凸部7を形成し、下型1bに凹部8を形成することで、型合わせ工程において、鋳造用砂型1に位置決めピンを設ける必要がなく、鋳造用砂型1を容易に製造することができる。この効果は、数値制御加工機械40を4軸以上の特に5軸のマシニングセンタとすることで、鋳造用砂型1の分割面(パーティングライン)を自由に決めることができることによるものである。 By forming the convex portion 7 in the upper mold 1a and the concave portion 8 in the lower mold 1b, it is not necessary to provide a positioning pin in the casting sand mold 1 in the mold matching step, and the casting sand mold 1 can be easily manufactured. be able to. This effect is due to the fact that the partitioning surface (parting line) of the casting sand mold 1 can be freely determined by using the numerically controlled machining machine 40 as a machining center having four or more axes, particularly five axes.

次に上記以外の作用効果について説明する。砂ブロック形成工程では、砂ブロックは、圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たすように形成されているので、圧縮強度及びかさ密度が除去加工に適した範囲となり、除去工具43による除去加工によっても崩れることなく、加工面5の精度を向上させることができる。さらに、型枠20内の鋳物砂をプレスするだけで砂ブロックが形成されるので、従来技術のようなその後の加熱処理が不要であり、短時間で砂ブロック4を形成することができる。さらに圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たす砂ブロック4とすることで、鋳物砂2のプレスが低圧で済むので、砂ブロック4の造型を容易にできる。さらに、砂ブロック4の圧縮強度が比較的小さいので加工時の除去工具43に加わる負荷を低減することができる。さらに、除去工具43に加わる負荷を低減することができることから、加工速度及び送り速度を速めることができ、したがって大幅に加工工数を低減して製造コストを低く抑えることができる。 Next, actions other than the above will be described. In the sand block forming step, the sand block satisfies at least one of a compressive strength of 15 to 50 (N / cm 2 ) and a bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ). Since it is formed, the compressive strength and the bulk density are in a range suitable for the removal process, and the accuracy of the machined surface 5 can be improved without being broken by the removal process by the removal tool 43. Further, since the sand block is formed only by pressing the casting sand in the mold 20, the sand block 4 can be formed in a short time without the need for the subsequent heat treatment as in the prior art. Further, by forming the sand block 4 satisfying at least one of a compressive strength of 15 to 50 (N / cm 2 ) and a bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ), the casting sand 2 Since the pressing of the sand block 4 can be performed at a low pressure, the sand block 4 can be easily molded. Further, since the compressive strength of the sand block 4 is relatively small, the load applied to the removal tool 43 during machining can be reduced. Further, since the load applied to the removal tool 43 can be reduced, the machining speed and the feed rate can be increased, and therefore the machining man-hours can be significantly reduced and the manufacturing cost can be suppressed to a low level.

さらに、除去加工工程では、数値制御加工機械40を用いて、砂ブロック4の平面視にて除去工具43を少なくとも2方向以上から進入させて砂ブロック4を除去加工することでアンダーカット6を有するキャビティ70が形成されるので、単なるアンダーカット6ではなく、複雑形状のキャビティ70を有する中子7又はおも型8を製造することができる。 Further, in the removal processing step, the undercut 6 is provided by removing the sand block 4 by entering the removal tool 43 from at least two directions or more in a plan view of the sand block 4 using a numerically controlled processing machine 40. Since the cavity 70 is formed, it is possible to manufacture a core 7 or a main mold 8 having a cavity 70 having a complicated shape, not just an undercut 6.

さらに、砂ブロック4を除去工具43で除去加工するので、積層造形法(3Dプリンタ)に比較して、短時間で所望の中子7やおも型8を製造することができる。また、大型の中子7やおも型8は崩れやすく扱い難いところ、仮に積層造形法(3Dプリンタ)で砂型を製造すると熱硬化性樹脂により粘着された砂自体で型全体の形状を保つ必要があることや、造形範囲の制約から、大型の中子7やおも型8を製造することは難しい。また、積層造形法では、型枠20に密着したおも型8を作ることが難しいため、仮に積層造形法でおも型を製造できても、型枠20をクランプして抑えることができず、大型の鋳物10を製造するために大量の溶湯を型に流し込んだ際、上型1aが浮き上がる虞がある。 Further, since the sand block 4 is removed by the removing tool 43, the desired core 7 and the main mold 8 can be manufactured in a short time as compared with the additive manufacturing method (3D printer). In addition, the large core 7 and the main mold 8 are easily collapsed and difficult to handle. However, if a sand mold is manufactured by the additive manufacturing method (3D printer), it is necessary to maintain the shape of the entire mold with the sand itself adhered by the thermosetting resin. It is difficult to manufacture a large core 7 and a main mold 8 due to the fact that there is a problem and the limitation of the modeling range. Further, since it is difficult to make the main mold 8 in close contact with the mold 20 by the additive manufacturing method, even if the main mold can be manufactured by the additive manufacturing method, the mold 20 cannot be clamped and suppressed. When a large amount of molten metal is poured into a mold to manufacture a large casting 10, the upper mold 1a may be lifted.

この点、本発明では、砂ブロック4が型枠20で押さえられているので大型の中子7やおも型8であっても型枠20が周囲を支持するので、容易に型全体の形状を保つことができ、加えて加工範囲が積層造形法よりも大きいことから、大型の中子7やおも型8であっても製造することができる。さらに型枠20をクランプ部材28でクランプすることで、大量の溶湯を型に流し込んでも上型1aを抑えることができ、容易に大型の鋳物10を製造することができる。 In this respect, in the present invention, since the sand block 4 is held by the mold 20, the mold 20 supports the periphery even if the core 7 or the main mold 8 is large, so that the shape of the entire mold can be easily obtained. In addition, since the processing range is larger than that of the additive manufacturing method, even a large core 7 or a main mold 8 can be manufactured. Further, by clamping the mold 20 with the clamp member 28, the upper mold 1a can be suppressed even if a large amount of molten metal is poured into the mold, and a large casting 10 can be easily manufactured.

さらに、平面視で複数方向に連続すると共に垂直方向の複数方向の傾きが連続するアンダーカット6を有する、3次元的にひねりのある複雑な形状のキャビティ70が形成された中子7又はおも型8を製造することができる。 Further, a core 7 or a core 7 having a cavity 70 having a complicated shape with a three-dimensional twist having an undercut 6 which is continuous in a plurality of directions in a plan view and has a continuous inclination in a plurality of vertical directions. Mold 8 can be manufactured.

さらに、渦巻き状で複雑なねじれのあるインペラ形状の全ての羽根11を含む大型の中子7であっても製造することができる。 Further, even a large core 7 including all the blades 11 having an impeller shape having a spiral shape and a complicated twist can be manufactured.

4軸以上のマシニングセンタであれば砂ブロックが設置されるテーブルを回転させるなどして、3次元的な複雑な形状のキャビティ70であっても製造することができる。なお、5軸以上のマシニングセンタであれば、テーブルの回転も不要となる。 If the machining center has four or more axes, it is possible to manufacture a cavity 70 having a three-dimensionally complicated shape by rotating a table on which a sand block is installed. If the machining center has 5 or more axes, it is not necessary to rotate the table.

さらに、除去工具43はシャンク幅又は直径Dに対する突出し量Lの比(L/D)が5〜50であっても被加工物が過度に圧縮されていない砂ブロック4であるので、除去工具43がびびることなく砂ブロック4に除去加工で深堀することができる。さらに、(L/D)が5〜50となる長尺の除去工具43の先端部分で、砂ブロック4の表面付近を加工する場合であっても、被加工物が過度に圧縮されていない砂ブロック4であるので、除去工具がびびることなく砂ブロックの表面付近を浅く除去加工することができる。このように、本発明では、1本の除去工具43で、深く加工することも浅く加工することも可能となる。 Further, since the removal tool 43 is a sand block 4 in which the workpiece is not excessively compressed even if the ratio (L / D) of the protrusion amount L to the shank width or the diameter D is 5 to 50, the removal tool 43 is used. The sand block 4 can be deeply dug by removal processing without chattering. Further, even when the tip portion of the long removal tool 43 having (L / D) of 5 to 50 is used to process the vicinity of the surface of the sand block 4, the sand to be processed is not excessively compressed. Since it is the block 4, the removal tool can shallowly remove the vicinity of the surface of the sand block without chattering. As described above, in the present invention, it is possible to perform deep machining and shallow machining with one removing tool 43.

さらに、圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たす砂ブロック4に形成されたキャビティ70であるので、溶湯62を流し込んでも崩れることがなく、鋳物10を製造することができる。さらに、鋳造用中子7は、砂ブロック4の平面視にて異なる方向に連続すると共に、砂ブロック4の垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続するアンダーカット6であるので、ひねりのある複雑な形状の鋳物10であっても、精度の高い鋳物とすることができる。 Further, in the cavity 70 formed in the sand block 4 satisfying at least one of a compression strength of 15 to 50 (N / cm 2 ) and a bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ). Therefore, the casting 10 can be manufactured without collapsing even when the molten metal 62 is poured. Further, the casting core 7 is an undercut 6 that is continuous in different directions in the plan view of the sand block 4 and that the inclination angle of the sand block 4 with respect to the vertical direction is continuous at different angles, so that the sand block 4 is complicated with a twist. Even if the casting 10 has a different shape, it can be a highly accurate casting.

さらに、インペラの3次元的にねじれた複数の羽根11の形状のキャビティ70を1つの砂ブロック4に形成するので、従来技術のように分割することで中子全体としての精度が低下する虞がなく、複雑形状のキャビティ70が形成された大型の鋳物10を精度高く製造することができる。 Further, since the cavity 70 in the shape of a plurality of three-dimensionally twisted blades 11 of the impeller is formed in one sand block 4, there is a possibility that the accuracy of the core as a whole may be lowered by dividing it as in the conventional technique. It is possible to manufacture a large casting 10 in which a cavity 70 having a complicated shape is formed with high accuracy.

また、実施形態では、鋳物10をクローズドインペラとしたが、これに限定されず、いわゆるオープンインペラでもよく、さらには、ひねりのあるアンダーカット6を有するキャビティ70であれば、鋳造用砂型1はインペラ用でなくてもよい。 Further, in the embodiment, the casting 10 is a closed impeller, but the casting 10 is not limited to this, and a so-called open impeller may be used. Further, if the cavity 70 has an undercut 6 with a twist, the casting sand mold 1 is an impeller. It doesn't have to be for use.

1… 鋳造用砂型
2… 鋳物砂(球状のセラミック人工砂)
3… 粘結材(水溶性のエステル硬化用アルカリフェノール樹脂、アルカリフェノール樹脂用硬化剤)
4… 砂ブロック
6… アンダーカット
7… 中子(鋳造用中子)
8… おも型
10… 鋳物(クローズドインペラ、オープンインペラ、インペラ)
10a… 製品の形状データ
11… 羽根
31… コンピュータ(CAD、CAM)
40… 数値制御加工機械
43… 除去工具(エンドミル、ドリル、バイト、電着砥石)
D… シャンク径又は直径
L… チャック端部からの突出し量
θ1〜θ4… 除去工具の傾き角
1 ... Casting sand mold 2 ... Casting sand (spherical ceramic artificial sand)
3 ... Baking material (water-soluble alkali phenol resin for ester curing, curing agent for alkaline phenol resin)
4 ... Sand block 6 ... Undercut 7 ... Core (casting core)
8 ... Main mold 10 ... Casting (closed impeller, open impeller, impeller)
10a ... Product shape data 11 ... Blade 31 ... Computer (CAD, CAM)
40 ... Numerically controlled machining machine 43 ... Removal tools (end mills, drills, tools, electrodeposition grindstones)
D ... Shank diameter or diameter L ... Amount of protrusion from the chuck end θ1 to θ4 ... Tilt angle of the removal tool

Claims (7)

型枠内に粘結材と混錬した鋳物砂を充填し、
圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たすように前記型枠内の前記鋳物砂をプレスして固化させることで所定形状の砂ブロックを形成する砂ブロック形成工程と、
形状データに基づいて棒状の除去工具をコンピュータ制御により操作する数値制御加工機械を用いて、前記砂ブロックの平面視にて前記除去工具を少なくとも2方向以上から進入させて前記砂ブロックを除去加工することでアンダーカットを有するキャビティが形成された鋳造用砂型の中子又はおも型を製造する除去加工工程と、を含むことを特徴とする鋳造用砂型の製造方法。
Fill the formwork with casting sand mixed with binder and
Press the casting sand in the mold so that the compressive strength satisfies at least one of 15 to 50 (N / cm 2 ) and the bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ). A sand block forming step of forming a sand block having a predetermined shape by solidifying the sand block.
Using a numerically controlled machining machine that operates a rod-shaped removal tool by computer control based on shape data, the sand block is removed by allowing the removal tool to enter from at least two directions in a plan view of the sand block. A method for producing a sand mold for casting, which comprises a removal processing step for producing a core or a main mold of a sand mold for casting in which a cavity having an undercut is formed.
請求項1記載の鋳造用砂型の製造方法であって、
前記除去加工工程は、前記砂ブロックの平面視にて異なる方向に連続すると共に、前記砂ブロックの垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続する前記アンダーカットを形成することを特徴とする鋳造用砂型の製造方法。
The method for manufacturing a sand mold for casting according to claim 1.
The removal processing step is a sand mold for casting characterized in that the sand block is continuous in different directions in a plan view and the sand block is continuously tilted at different angles with respect to the vertical direction. Manufacturing method.
請求項1又は請求項2記載の鋳造用砂型の製造方法であって、
前記除去加工工程は、前記キャビティの平面視にて渦巻き状で且つ高さ方向にねじれているインペラ形状に形成すると共に、前記インペラ形状の全ての羽根を平面視にて一つの前記砂ブロックに形成することを特徴とする鋳造用砂型の製造方法。
The method for manufacturing a sand mold for casting according to claim 1 or 2.
In the removal processing step, the cavity is formed into an impeller shape that is spiral and twisted in the height direction in a plan view, and all the blades of the impeller shape are formed in one sand block in a plan view. A method for manufacturing a sand mold for casting, which is characterized in that.
請求項1から請求項3のいずれか1記載の鋳造用砂型の製造方法であって、
前記除去加工工程では、前記数値制御加工機械は4軸以上のマシニングセンタを使用していることを特徴とする鋳造用砂型の製造方法。
The method for manufacturing a sand mold for casting according to any one of claims 1 to 3.
A method for manufacturing a sand mold for casting, wherein in the removal processing step, the numerically controlled processing machine uses a machining center having four or more axes.
請求項1から請求項4のいずれか1記載の鋳造用砂型の製造方法であって、
シャンク幅又は直径Dに対する突出し量Lの比(L/D)が5〜50である前記除去工具で前記砂ブロックを深掘する除去加工を含むことを特徴とする鋳造用砂型の製造方法。
The method for manufacturing a sand mold for casting according to any one of claims 1 to 4.
A method for producing a sand mold for casting, which comprises a removal process of deeply digging the sand block with the removal tool having a ratio (L / D) of a protrusion amount L to a shank width or a diameter D of 5 to 50.
内部に製品部分を鋳造するためのキャビティを有する鋳造用中子において、
前記キャビティは、圧縮強度が15〜50(N/cm)、又は、かさ密度が1.0〜2.0(g/cm)の少なくともいずれか一方を満たす砂ブロックに形成され、
前記砂ブロックの平面視にて異なる方向に連続すると共に、前記砂ブロックの垂直方向に対する傾き角が異なる角度で連続するアンダーカットを有することを特徴とする鋳造用中子。
In a casting core having a cavity for casting the product part inside
The cavity is formed in a sand block satisfying at least one of a compressive strength of 15 to 50 (N / cm 2 ) and a bulk density of 1.0 to 2.0 (g / cm 3 ).
A casting core characterized by having continuous undercuts in different directions in a plan view of the sand block and continuous undercuts at different angles of inclination of the sand block with respect to the vertical direction.
請求項6記載の鋳造用中子であって、
前記キャビティは、前記砂ブロックに複数形成され、
前記キャビティの形状は、前記砂ブロックの平面視にて渦巻き状で且つ高さ方向にねじれているインペラの羽根の形状であり、
複数の前記キャビティの全てが平面視にて一つの前記砂ブロックに形成されていることを特徴とする鋳造用中子。

The casting core according to claim 6.
A plurality of the cavities are formed in the sand block.
The shape of the cavity is the shape of the blades of the impeller that are spiral and twisted in the height direction in the plan view of the sand block.
A casting core, wherein all of the plurality of cavities are formed in one sand block in a plan view.

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