專利名稱：無模鑄造型芯成形機的制作方法
技術領域：
本發明涉及特種加工機床和鑄型制造的交叉技術領域，更具體地，涉及一種無模鑄造型芯成形機。
背景技術：
傳統鑄件制造工藝存在制造周期長、生產成本高、資源消耗大等問題，無模鑄型數控加工成形技術解決了這些問題。無模鑄型數控加工成形技術是CAD技術、鑄造技術、數控技術、切削技術等技術的系統集成，是一種全新的快速鑄型制造技術。采用該技術的無模鑄造成形機可以完全不用模具，通過對砂坯進行加工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。使用該設備還可以縮短生產周期、提高生產率，尤其適用于大件、小批量、形狀復雜的鑄型加工。現有的無模鑄型成形機由含有多軸(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，該設備的X軸運動系統置于加工工作平臺下方，設備切削產生的小部分砂屑無法被擋板遮擋并容易進入運動系統內部，從而導致故障停機，降低機床使用壽命。另外，該成形機砂塵污染嚴重，工人的工作環境惡劣。
發明內容
本發明目的在于解決現有技術中存在的上述問題，提供一種能夠防止砂屑進入運動系統內部的無模鑄造型芯成形機。發明提供了一種無模鑄造型芯成形機，包括多軸運動系統，多軸運動系統包括X 軸運動系統、Y軸運動系統和Z軸運動系統；切削系統，切削系統與多軸運動系統相連接；驅動系統，帶動多軸運動系統運動；底座部，多軸運動系統設置在底座部的上方。進一步地，X軸運動系統包括平行設置的第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統， Y軸運動系統的兩端分別與第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統可滑動地連接，Z軸運動系統與Y軸運動系統可滑動地連接。進一步地，X軸運動系統包括X軸運動橫梁和與X軸運動橫梁滑動連接的X軸滑塊，Y軸運動系統包括Y軸運動橫梁，Y軸運動橫梁與X軸滑塊固定連接。進一步地，Y軸運動系統還包括與Y軸運動橫梁滑動連接的Y軸滑塊，Z軸運動系統包括Z軸運動豎梁和與Z軸運動豎梁滑動連接的Z軸滑塊，Y軸滑塊與Z軸滑塊固定連接。進一步地，無模鑄造型芯成形機還包括設置在底座部上的支座，X軸運動系統設置在支座上。進一步地，底座部包括工作平臺和支撐工作平臺的底座，工作平臺的外側設置有落砂槽以及與落砂槽相連接的導砂板。
進一步地，落砂槽設置于工作平臺的兩側或者四周，導砂板傾斜設置。進一步地，落砂槽下方設置有可自由移動的排砂車。進一步地，切削系統包括設置在Z軸運動系統下端的加工主軸和設置在加工主軸下端的切削刀具。進一步地，無模鑄造型芯成形機還包括吹砂噴嘴，吹砂噴嘴設置在Z軸運動系統的下端，并位于加工主軸的一側或兩側。進一步地，無模鑄造型芯成形機還包括外罩，外罩內部形成封閉的空腔，多軸運動系統、切削系統和驅動系統均設置在空腔中。進一步地，無模鑄型成形機還包括控制系統，控制系統包括控制柜和控制面板，控制柜和控制面板均設置在外罩的外側面上。采用本發明的無模鑄造型芯成形機，包括多軸運動系統和底座部，多軸運動系統設置在底座部的上方。切削產生的砂屑中的絕大部分會下落到底座部下方，因而不會飛散到多軸運動系統內部，也就不會引起故障，從而提高了無模鑄造型芯成形機的精度和使用
壽命ο
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明的無模鑄造型芯成形機的外部結構示意圖；圖2是根據本發明的無模鑄造型芯成形機的內部結構示意圖；圖3是圖2中I處的局部放大圖；圖4是根據本發明的無模鑄造型芯成形機的X軸運動系統的結構示意圖；圖5是根據本發明的無模鑄造型芯成形機的Y軸運動系統的結構示意圖；圖6是根據本發明的無模鑄造型芯成形機的Z軸運動系統的結構示意圖。
具體實施例方式下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。根據本發明的無模鑄造型芯成形機，包括多軸運動系統30，多軸運動系統30包括 X軸運動系統31、Y軸運動系統32和Z軸運動系統33 ；切削系統80，切削系統80與多軸運動系統30相連接；驅動系統70，帶動多軸運動系統30運動；底座部50 ；多軸運動系統30設置在底座部50的上方。如圖1和圖2所示，本實施例中的無模鑄造型芯成形機為三軸運動系統，即多軸運動系統30分別包括X軸運動系統31、Υ軸運動系統32和Z軸運動系統33。驅動系統70帶動多軸運動系統30運動，并最終帶動與多軸運動系統30相連接的切削系統80運動并對砂坯進行切削加工，以得到各種形狀的鑄件砂型。在切削過程中，會產生大量砂屑，砂屑中的絕大部分會下落到底座部下方。將多軸運動系統30設置在底座部50的上方，可以防止切削砂屑進入到多軸運動系統30的內部。這樣，一方面可以有效防止切削產生的砂屑向下落入多軸運動系統30中而破壞多軸運動系統30的運動精度，另一方面可以防止多軸運動系統30內部進入砂屑而引起故障，從而提高了無模鑄造型芯成形機的精度和使用壽命。
為了進一步防止砂屑進入多軸運動系統30，在X軸運動系統31、Y軸運動系統32 和Z軸運動系統33上都安裝柔性防塵罩，完全將多軸運動系統30的主體包裹在內，可以有效防止廢砂和灰塵的進入，進一步提高無模鑄造型芯成形機的精度和使用壽命。如圖1所示，無模鑄造型芯成形機還包括外罩10，外罩10內部形成封閉的空腔，多軸運動系統30、切削系統80和驅動系統70均設置在空腔中。設置外罩10，將多軸運動系統30、切削系統80、驅動系統70以及底座部50等部件包圍在外罩10內部的封閉的空腔內。外罩10上設置門體11，用于放置或取出砂坯。在對砂坯進行切削加工時，門體11閉合，外罩內部形成全封閉的空間。外罩10采用封閉形式， 使得加工過程在完全封閉的環境下進行，切削加工過程中產生的砂屑全部被阻隔在無模鑄型成形機的內部，因而不會造成車間砂屑粉塵的污染，改善了工人的工作環境。優選地，門體11為自動門。如圖1所示，優選地，無模鑄造型芯成形機還包括控制系統20，控制系統20包括控制柜21和控制面板22，控制柜21和控制面板22均設置在外罩10的外側面上。控制系統運行砂型切削工藝相配套的專用控制軟件，并對多軸運動系統進行數字化控制，完成對砂型的精密加工，從而可以制造出高精度、表面質量好的鑄型。控制系統20 包括控制柜21和控制面板22，將控制柜21和控制面板22設置在外罩10的外側，與加工空間完全隔絕，從而可以防止砂屑粉塵進入其內部而導致的電器故障。如圖2所示，X軸運動系統31包括平行設置的第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統，Y軸運動系統32的兩端分別與第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統可滑動地連接， Z軸運動系統33與Y軸運動系統32可滑動地連接。優選地，無模鑄型成形機還包括設置在底座部50上的支座34，X軸運動系統31設置在支座34上。相對設置的第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統組成雙X軸運動系統，并分別采用螺栓固定安裝在兩個相對設置的支座34上。支座34通過鋼板組合焊接而成或者鑄造而成，并固定設置在底座部50上端。在本實施例中，切削系統80設置在Z軸運動系統33 上，Y軸運動系統32可相對第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統做相對X軸方向的滑動， Z軸運動系統可相對Y軸運動系統沿Y軸方向做相對滑動。這樣的設置，使得設置在Z運動系統33上的切削系統80可以運動到切削范圍內的指定位置，從而可以對此指定位置進行切削。在本實施例中，驅動系統70包括多個伺服電機，分別與X軸運動系統31、Y軸運動系統32和Z軸運動系統33相連接并分別帶動這幾個運動系統運動。其中，雙X軸運動系統采用兩個伺服電機通過控制系統實現對雙X軸運動系統的同步驅動，或者采用一個伺服電機通過同步帶的帶動實現對雙X軸運動系統的同步驅動。如圖4至圖6所示，X軸運動系統31包括X軸運動橫梁311和與X軸運動橫梁311 滑動連接的X軸滑塊312，Y軸運動系統32包括Y軸運動橫梁321，Y軸運動橫梁321與X 軸滑塊312固定連接。Y軸運動系統32還包括與Y軸運動橫梁321滑動連接的Y軸滑塊 322，Z軸運動系統33包括Z軸運動豎梁331和與Z軸運動豎梁331滑動連接的Z軸滑塊 332，Y軸滑塊322與Z軸滑塊332固定連接。X軸滑塊312與X軸運動橫梁311滑動連接，X軸運動橫梁311上具有絲杠，與X 軸運動系統311連接的伺服電機帶動絲杠轉動，絲杠轉動使得X軸滑塊312沿X軸運動橫梁311前后移動。X軸運動系統31通過X軸滑塊312與Y軸運動系統32采用螺紋聯接方式連接在一起，從而通過X軸運動系統上的伺服電機可以使得Y軸運動橫梁321沿X軸方向運動。同樣，Y軸運動系統32與Z軸運動系統33通過穿過Y軸滑塊322和Z軸滑塊332 的螺栓固定安裝在一起，可以通過Y軸運動系統上的伺服電機使得Z軸運動豎梁331沿Y 軸方向運動。本實施例中，X軸運動橫梁311為輕量化的工字型鑄鋁梁，在保證橫梁強度的同時，減輕了設備重量。Y軸運動橫梁321采用工字型加V型加強肋板結構，在橫梁輕量化基礎上保證其足夠的剛度。如圖3所示，切削系統80包括設置在Z軸運動系統33下端的加工主軸81和設置在加工主軸81下端的切削刀具82。加工主軸81采用螺栓固定安裝在Z軸運動系統33下端，切削刀具82固定安裝在加工主軸81的下端，加工主軸81在Z軸運動系統33的帶動下實現快速定位。本實施例中， 加工主軸81為電主軸，可以帶動固定在其下端的切削刀具82高速旋轉，實現對工件或砂坯的切削加工。如圖3所示，無模鑄造型芯成形機還包括吹砂噴嘴90，吹砂噴嘴90設置在Z軸運動系統33的下端，并位于加工主軸81的一側或兩側。吹砂噴嘴90固定在Z軸運動系統33的下端，并與加工主軸81設置在同一端面上， 吹砂噴嘴90為一個或為多個。本實施例中，設置兩個吹砂噴嘴90，并將其固定在加工主軸 81的軸端的兩側。當加工主軸81在Z軸運動系統33的帶動下運動到待加工位置時，吹砂噴嘴90也隨Z軸運動系統33同步運動到該位置，并在切削刀具82對砂坯進行加工時將產生的砂屑吹離加工位置，有利于對砂坯的加工。如圖2所示，底座部50包括工作平臺51和支撐工作平臺51的底座52，工作平臺 51的外側設置有落砂槽60以及與落砂槽60相連接的導砂板。優選地，落砂槽60設置于工作平臺51的兩側或者四周，導砂板傾斜設置。在本實施例中，底座52為工字鋼和矩形鋼焊接而成，滿足機床使用要求的同時實現了輕量化設計，節約成本。工作平臺51用螺栓固定安裝在底座52上，工作平臺51的兩側設置有落沙槽60，落沙槽60的邊緣固定連接有向下延伸的導砂板，導砂板向下傾斜設置， 共同形成倒三角形狀的導砂通道。對砂坯切削加工產生的砂屑落入落砂槽60中，并沿導砂板形成的導砂通道落到工作平臺以下。傾斜設置的導砂板使得砂屑能夠沿導砂板滑下，防止砂屑的飛散。優選地，落砂槽60下方設置有可自由移動的排砂車40。如圖1和圖2所示，排砂車40為對應設置在落沙槽60下方的小車，其一端設置有把手，下方設置有輪子。排砂車40在導砂通道的下方，砂屑沿導砂通道下落最終落入排砂車內。在加工結束時，可以拉出小車，將其內部的砂屑倒出，方便砂屑的運出，避免了砂屑直接落到加工場所的地面上，優化了加工場所的環境。為了準確的對排砂車進行定位，在外罩 10的側面上設置定位部，如凸起的限位塊，使得排砂車位于落砂槽60下方。該無模鑄造型芯成形機的加工過程描述如下接通電源，打開自動門，將砂型放置在工作平臺51上，在控制面板22上調出專用加工程序，雙X軸運動系統與Y、z軸運動系統構成龍門式三軸運動系統。伺服電機70得電后，驅動X軸運動系統31、Y軸運動系統32、Ζ軸運動系統33單獨或同時高速運動進行定位和切削加工。在Z軸運動系統33上安裝有加工主軸81和吹砂噴嘴90，加工主軸81帶動切削刀具82旋轉，對工件砂坯進行切削加工。吹砂噴嘴90連接外部氣泵供氣裝置，采用吹氣方式排除砂型加工過程中切削掉的砂屑。工作平臺51的兩側設置有落砂槽60，砂型切削掉的廢砂可沿落砂槽60進入排砂車40中，排砂車40置于落砂槽60的下方，可以自由移動， 將廢砂清除出去。控制柜21安裝在X軸運動系統31的一側，與加工空間完全隔絕，防止切削砂屑粉塵進入其中導致電器故障。外罩10與自動門組合成全封閉空間，外罩10使得加工過程在完全封閉的環境下進行，切削砂屑粉塵全部阻隔在設備內部，不會造成車間砂屑粉塵的污染，改善了工人的工作環境。X^軸運動系統全部位于切削加工工作平臺上方，切削砂屑絕大部分不會飛散到設備運動系統內部而引起故障，從而使機床的精度和使用壽命得以提高。從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果本發明的多軸運動系統設置在底座部的上方，由于切削產生的砂屑中的絕大部分會下落到底座部下方，因而不會飛散到多軸運動系統內部，也就不會引起故障，從而提高了無模鑄造型芯成形機的精度和使用壽命。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種無模鑄造型芯成形機，包括多軸運動系統(30)，所述多軸運動系統(30)包括X軸運動系統(31)、Y軸運動系統(32)和Z軸運動系統(33)；切削系統(80)，所述切削系統(80)與所述多軸運動系統(30)相連接； 驅動系統(70)，帶動所述多軸運動系統(30)運動； 底座部(50)；其特征在于，所述多軸運動系統(30)設置在所述底座部(50)的上方。
2.根據權利要求1所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，所述X軸運動系統(31) 包括平行設置的第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統，所述Y軸運動系統(3 的兩端分別與所述第一 X軸運動系統和所述第二 X軸運動系統可滑動地連接，所述Z軸運動系統(33)與所述Y軸運動系統(3 可滑動地連接。
3.根據權利要求2所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，所述X軸運動系統(31) 包括X軸運動橫梁(311)和與所述X軸運動橫梁(311)滑動連接的X軸滑塊(312)，所述Y 軸運動系統(3 包括Y軸運動橫梁(321)，所述Y軸運動橫梁(321)與所述X軸滑塊(312) 固定連接。
4.根據權利要求2所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，所述Y軸運動系統(32) 還包括與所述Y軸運動橫梁(321)滑動連接的Y軸滑塊(322)，所述Z軸運動系統(33)包括Z軸運動豎梁(331)和與所述Z軸運動豎梁(331)滑動連接的Z軸滑塊(332)，所述Y軸滑塊(322)與所述Z軸滑塊(332)固定連接。
5.根據權利要求1所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，還包括設置在所述底座部(50)上的支座(34)，所述X軸運動系統(31)設置在所述支座(34)上。
6.根據權利要求1所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，所述底座部(50)包括工作平臺(51)和支撐所述工作平臺(51)的底座(52)，所述工作平臺(51)的外側設置有落砂槽(60)以及與所述落砂槽(60)相連接的導砂板。
7.根據權利要求6所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，所述落砂槽(60)設置于所述工作平臺(51)的兩側或者四周，所述導砂板傾斜設置。
8.根據權利要求6所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，所述落砂槽(60)下方設置有可自由移動的排砂車GO)。
9.根據權利要求1所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，所述切削系統(80)包括設置在所述Z軸運動系統(3 下端的加工主軸(81)和設置在所述加工主軸(81)下端的切削刀具(82)。
10.根據權利要求9所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，還包括吹砂噴嘴(90)， 所述吹砂噴嘴(90)設置在所述Z軸運動系統(33)的下端，并位于所述加工主軸(81)的一側或兩側。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，還包括外罩(10)，所述外罩(10)內部形成封閉的空腔，所述多軸運動系統(30)、所述切削系統(80) 和所述驅動系統(70)均設置在所述空腔中。
12.根據權利要求11所述的無模鑄造型芯成形機，其特征在于，還包括控制系統(20)， 所述控制系統O0)包括控制柜和控制面板(22)，所述控制柜和所述控制面板(22)均設置在所述外罩(10)的外側面上。
全文摘要
本發明提供了一種無模鑄造型芯成形機。根據本發明的無模鑄造型芯成形機，包括多軸運動系統(30)，多軸運動系統(30)包括X軸運動系統(31)、Y軸運動系統(32)和Z軸運動系統(33)；切削系統(80)，切削系統(80)與多軸運動系統(30)相連接；驅動系統(70)，帶動多軸運動系統(30)運動；底座部(50)；多軸運動系統(30)設置在底座部(50)的上方。本發明的多軸運動系統設置在底座部(50)的上方，由于切削產生的砂屑中的絕大部分會下落到底座部(50)下方，因而不會飛散到多軸運動系統內部，也就不會引起故障，從而提高了無模鑄造型芯成形機的精度和使用壽命。
文檔編號B22C13/12GK102266911SQ20111012654
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者侯明鵬, 劉豐, 單忠德, 李希文, 李柳, 王祥磊, 陳少凱 申請人:機械科學研究總院先進制造技術研究中心