研究開発された技術紹介

ポンプの羽根車などの形状が複雑な回転体は切削加工での製造が難しく、砂型による鋳造で作られる。砂型は木型を利用して作るのが一般的だが、近年のCAE解析によって設計される、より複雑な形状を持つ羽根車などには対応が難しい。ロストワックスや砂型積層造形などの技術も一長一短があり、新しい砂型製造方法の開発が必要になってきている。そこで、5軸加工機を用いた高度な切削加工技術により砂型を製造する技術を確立する

・木型を用いず直接加工データを作成し製造するため、木型に起因する形状の制約や形状誤差が無く、精度の高い鋳造品(形状精度±1mm、表面粗さRz100μm)の製造が可能となった
・3DCAD図面から直接砂型を加工するため、納期・コストの短縮につなげる
・製品の設計変更やモデルチェンジなどに対しても加工データを修正するだけで済むため、費用・時間を最小限にし、かつ速やかに対応できる

・木型では作製できない砂型を作製
‐5軸マシニングセンターを使用して砂型の加工を行うことにより、木型では作製不可能な複雑な形状の砂型を作製可能
・形状精度±1.0mm以内の実現
‐加工に適した鋳物砂と樹脂を選定
‐砂型加工に適した加工条件を選定し、ツールパスを作成
・表面粗さRz100μm以下の実現
‐加工により安定した表面粗さを実現
‐塗型処理を行い、Rz100μmを達成

・展示会用のサンプルを作製し、4つの展示会に出展した
‐第15回日本加速器学会年会・企業展示
‐とうほく・北海道 自動車関連技術展示商談会 in デンソー
‐第50回管工機材・設備総合展
‐とうほく・北海道 自動車関連技術展示商談会
・特許出願
‐「鋳物用砂型の製造方法」
‐「砂ブロックの製造方法」(特願2019-023646)
‐「鋳造用砂型の製造方法および鋳造用中子」(特願2019-051994)

開発技術により、
①汚水ポンプの羽根車製造において形状精度が向上する。
②多数個取りの品物について、個数や鋳造方案を容易に変更することが可能であることから、量産の効率が上がる。
③新規の製品について、新たに木型を作る必要がなく、初期費用を抑え納期を短縮することができる。

・展示会用のサンプルを作製し、4つの展示会に出展した。合計172名に対し研究内容をPRすることができ、試作品の製造方法として認識してもらうことができた
・ユーザからのヒアリングにより、機械部品だけでなくプレス金型や荷電粒子加速器の測定器に使用する小型の導波管など新しい分野でのニーズを確認することができた

砂型を切削加工によって作製することで、形状精度±1.0mm以内、表面粗さRz100μm以下の鋳造品の製造が可能
木型が不要であるため、初期投資を抑え納期を短縮することが可能

砂型切削における工具摩耗とその影響について補完研究中。
既に製品の一部を砂型切削にて作製。今後も新規の製品などを中心に砂型切削の割合を増加させていく。
展示会等へ出展しPRを図る。

・砂型積層造形法や金属積層造形法と比べ、若干形状精度が劣ることから、これらの方法と同等の形状精度を達成する
・砂型の切削加工における工具寿命など、量産を円滑に進めるための研究を進める

サポイン成果の展示会への共同出展など