專利名稱：鑄型數控切削加工成形機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種專用數控機床，屬于特種加工機床和鑄型制造的交叉技術領域。本發明 適于鑄型、型芯的加工制造。
技術背景鑄造是獲得機械產品毛坯的主要方法之一，是機械工業重要的基礎工藝。鑄造行業是國 民經濟發展的重要基礎產業，是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織、裝備制造等支柱產 業的基礎，是制造業的重要組成部分。隨著產品的多樣化、個性化，單件、小批量鑄件的需 求越來越多，尤其在產品開發研制階段，并要求生產周期短、更新速度快。然而，我國單件、 小批量鑄件生產仍沿用傳統的制造工藝，不僅制造周期長，生產成本高，而且資源消耗大。 為了解決這一問題，提出了鑄型的數字化快速制造方法，釆用鑄型數控切削加工成形機直接 加工砂坯得到鑄型。目前，鑄型的生產方式有兩種傳統鑄型制造和快速成形鑄型制造。傳統鑄型制造需要 制造模具，周期長、成本高，難以制造出高精度、表面質量好的鑄型，不能滿足小批量大型 鑄型的生產要求。目前，快速成形鑄型制造應用的是基于離散-堆積成形原理，其基本過程如 下首先采用選擇性噴射粘結劑或者激光燒結的方法形成具有一定圖案的二維層片，然后層 片與層片之間連接形成三維鑄型。但利用快速成形技術制造鑄型存在以下不足由于采用逐 層加工，加工效率低，不適于大型鑄型的加工；由于采用粘結劑或激光燒結將砂粒粘結在一 起形成內表面密實的鑄型，透氣性差，鑄件容易產生缺陷；由于采用分層加工，在加工一些 復雜面時會產生臺階效應。針對現有鑄型制造技術的不足，本發明提出了數控切削加工成形機，采用該成形機可以 完全不用模具，制造出各種形狀的鑄件砂型，為解決鑄件的單件、小批量的生產試制提供了 新的載體，同時使用該設備可以縮短生產周期，提高生產率，尤其適用于大件、小批量、形 狀復雜的鑄型加工。 發明內容本發明是一種用于切削砂坯的鑄型數控切削加工成形機，其特征在于，該鑄型數控切削 加工成形機由含有多軸(三軸及以上)運動系統、通用或專用砂型切削刀具系統及排砂系統 的主體部分和與砂型切削工藝相配套的專用控制軟件組成。成形機的主體部分，其特征在于，包括能夠及時清理加工產生 的砂屑的排砂系統、切削加工砂型的通用或專用刀具系統、能夠防止砂屑污染的多軸運動系 統和用來夾持砂坯的專用夾具。所述的鑄型數控切削加工成形機的專用控制軟件，其特征在于，所述專用控制軟件是針 對鑄型數控切削加工工藝而開發的專用數控軟件。所述的鑄型數控切削加工成形機的專用刀具系統，其特征在于，將空冷和吹砂集成起來的內帶氣流通道的切削刀具。所述的鑄型數控切削加工成形機的排砂裝置，其特征在于，所述排砂裝置可采用吹砂或吸砂兩種工作方式。在吹砂工作方式下，氣流在旋轉刀頭附近，將刀頭加工產生的砂屑及時吹開；在吸砂工作方式下，采用負壓將刀頭加工產生的砂屑及時吸走。本發明的用于數字化快速制造技術的鑄型數控切削加工成形機與現有鑄型傳統制造技術及快速成形制造設備相比具有以下優點1.髙效、快速，與傳統工藝相比，該鑄型數控切削加工成形機省去了木模制造環節；與 快速成形機相比，該鑄型數控切削加工成形機可以實現高速切削，縮短鑄型的研發周期。2，采用該鑄型數控切削加工成形機加工出的鑄型，鑄造性能良好。與快速成形相比，其 采用砂坯一體化加工，不存在選擇性粘結或燒結造成的局部過于密實的問題。3.污染小，能源消耗低。整個加工過程是在封閉的環境中進行的，無廢氣或粉塵污染， 解決了傳統鑄型加工車間廢氣、粉塵污染嚴重的問題，而且使用該方法切削產生的廢料還可 以二次利用，作為下批鑄型的制造原料，節約了原材料。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明-圖1是本發明鑄型數控切削加工成形機的正視示意圖 圖2是本發明鑄型數控切削加工成形機的側視示意圖 圖3是本發明鑄型數控切削加工成形機排砂部件示意圖附圖標記2—滑鞍5—吹砂管 8—導砂器 ll一豎直龍門架 14一橫梁l一伺服電機 4一加工主軸 7—底座 IO—刀具 13—工作臺3—滑枕 6—空氣壓縮機 9一伺服電機 12—有機玻璃板 15—專用數控系統16—砂坯 17—排砂槽 1S—收集箱19一專用夾具具體實施方式
本鑄型數控切削加工成形機的實施實例如圖1、 2、 3所示。該鑄型數控切削加工成形機 包括底座7、固定該底座7上的工作臺13、在工作臺13上活動滑行的龍門架11、固定在 龍門架上的橫梁14、與橫梁絲杠相連的伺服電機1、在橫梁上可以左右滑行的滑鞍2、固定 在滑鞍2上的滑枕3、在滑枕3上可以上下移動的加工主軸4、在工作臺下方的導砂器8、收 集箱18、出氣口在加工主軸下端的吹砂管5、連接吹砂管的空氣壓縮機6、固定在工作臺四 周的有機玻璃板12，專用數控系統15。各部件運動形式詳細描述如下豎直龍門架11可以在工作臺的兩側導軌上沿X方向運 動。龍門架11頂端與橫梁14構成龍門框架。橫梁14上有導軌，其上安裝的滑鞍2可沿橫梁 14上的導軌做Y軸方向運動，所述滑鞍2上有垂直導軌，滑枕3可沿所述垂直導軌在Z軸方 向上運動，在所述滑枕3上安裝有電機驅動的加工主軸4，加工主軸4帶動刀具10旋轉，對 砂坯16進行切削加工。砂坯16的切削加工過程詳細描述如下將標準砂坯16用專用夾具19固定在工作臺13 上，然后專用控制系統15按照與本鑄型數控切削加工成形機匹配的專用控制軟件生成的控制 指令控制旋轉切削的刀具IO沿一定的掃描路徑對砂坯16進行切削加工。與此同時，空氣壓 縮機6產生壓縮空氣，通過吹砂管5將切削產生的砂屑吹走。大部分砂屑被有機玻璃12遮擋， 通過工作臺13下部的排砂槽17經導砂器8導入收集箱18中。以上對本發明及其實施方式的描述是示意性的，沒有限制性。所以，加果本領域的普通 技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，進行其他實施例，均應屬于本發明 的保護范圍。
權利要求
1.一種用于切削砂坯的鑄型數控切削加工成形機，其特征在于，該鑄型數控切削加工成形機由含有多軸(三軸及以上)運動系統、通用或專用砂型切削刀具系統及排砂系統的主體部分和與砂型切削工藝相配套的專用控制軟件組成。
2. 根據權利要求l所述的鑄型數控切削加工成形機的主體部分，其特征在于，包括能夠 及時清理加工產生的砂屑的排砂系統、切削加工砂型的通用或專用刀具系統、能夠防止砂屑 污染的多軸運動系統和用來夾持砂坯的專用夾具。
3. 根據權利要求1所述的鑄型數控切削加工成形機的專用控制軟件，其特征在于，所述 專用控制軟件是針對鑄型數控切削加工工藝而開發的專用數控軟件。
4. 根據權利要求2所述的鑄型數控切削加工成形機的專用刀具系統，其特征在于，將空 冷和吹砂集成起來的內帶氣流通道的切削刀具。
5. 根據權利要求2所述的鑄型數控切削加工成形機的排砂裝置，其特征在于，所述排砂 裝置可采用吹砂或吸砂兩種工作方式。在吹砂工作方式下，氣流在旋轉刀頭附近，將刀頭加 工產生的砂屑及時吹開；在吸砂工作方式下，采用負壓將刀頭加工產生的砂屑及時吸走。
全文摘要
本發明涉及到一種用于對砂坯直接進行切削加工的鑄型數控切削加工成形機，屬于特種加工機床和鑄型制造的交叉技術領域。本發明的鑄型數控切削加工成形機主要由含有多軸(三軸及以上)運動系統、通用或專用砂型切削刀具系統及排砂系統的主體部分和與砂型切削工藝相配套的專用控制軟件組成。與現有的傳統鑄型加工手段和快速成形鑄型加工設備相比，本發明的鑄型數控切削加工成形機能夠實現砂坯的快速切削加工，得到鑄型，縮短生產周期，降低生產成本，提高鑄件的加工精度，較好的解決了快速成形中由于選擇性燒結或粘結造成的透氣性不好的問題。該鑄型數控加工成形機特別適于單件、小批量以及大型復雜鑄型的加工制造。
文檔編號B28D1/22GK101259736SQ20071014575
公開日2008年9月10日 申請日期2007年9月5日 優先權日2007年9月5日
發明者單忠德, 麗 戰, 李新亞, 董曉麗 申請人:機械科學研究總院先進制造技術研究中心