CN101259736A - 铸型数控切削加工成形机 - Google Patents

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李新亚
战丽
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Abstract

本发明涉及到一种用于对砂坯直接进行切削加工的铸型数控切削加工成形机，属于特种加工机床和铸型制造的交叉技术领域。本发明的铸型数控切削加工成形机主要由含有多轴(三轴及以上)运动系统、通用或专用砂型切削刀具系统及排砂系统的主体部分和与砂型切削工艺相配套的专用控制软件组成。与现有的传统铸型加工手段和快速成形铸型加工设备相比，本发明的铸型数控切削加工成形机能够实现砂坯的快速切削加工，得到铸型，缩短生产周期，降低生产成本，提高铸件的加工精度，较好的解决了快速成形中由于选择性烧结或粘结造成的透气性不好的问题。该铸型数控加工成形机特别适于单件、小批量以及大型复杂铸型的加工制造。

Description

铸型数控切削加工成形机
技术领域
本发明涉及一种专用数控机床，属于特种加工机床和铸型制造的交叉技术领域。本发明适于铸型、型芯的加工制造。
背景技术
铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一，是机械工业重要的基础工艺。铸造行业是国民经济发展的重要基础产业，是汽车、石化、钢铁、电力、造船、纺织、装备制造等支柱产业的基础，是制造业的重要组成部分。随着产品的多样化、个性化，单件、小批量铸件的需求越来越多，尤其在产品开发研制阶段，并要求生产周期短、更新速度快。然而，我国单件、小批量铸件生产仍沿用传统的制造工艺，不仅制造周期长，生产成本高，而且资源消耗大。为了解决这一问题，提出了铸型的数字化快速制造方法，采用铸型数控切削加工成形机直接加工砂坯得到铸型。
目前，铸型的生产方式有两种：传统铸型制造和快速成形铸型制造。传统铸型制造需要制造模具，周期长、成本高，难以制造出高精度、表面质量好的铸型，不能满足小批量大型铸型的生产要求。目前，快速成形铸型制造应用的是基于离散-堆积成形原理，其基本过程如下：首先采用选择性喷射粘结剂或者激光烧结的方法形成具有一定图案的二维层片，然后层片与层片之间连接形成三维铸型。但利用快速成形技术制造铸型存在以下不足：由于采用逐层加工，加工效率低，不适于大型铸型的加工；由于采用粘结剂或激光烧结将砂粒粘结在一起形成内表面密实的铸型，透气性差，铸件容易产生缺陷；由于采用分层加工，在加工一些复杂面时会产生台阶效应。
针对现有铸型制造技术的不足，本发明提出了数控切削加工成形机，采用该成形机可以完全不用模具，制造出各种形状的铸件砂型，为解决铸件的单件、小批量的生产试制提供了新的载体，同时使用该设备可以缩短生产周期，提高生产率，尤其适用于大件、小批量、形状复杂的铸型加工。
发明内容
本发明是一种用于切削砂坯的铸型数控切削加工成形机，其特征在于，该铸型数控切削加工成形机由含有多轴(三轴及以上)运动系统、通用或专用砂型切削刀具系统及排砂系统的主体部分和与砂型切削工艺相配套的专用控制软件组成。
所述的铸型数控切削加工成形机的主体部分，其特征在于，包括能够及时清理加工产生的砂屑的排砂系统、切削加工砂型的通用或专用刀具系统、能够防止砂屑污染的多轴运动系统和用来夹持砂坯的专用夹具。
所述的铸型数控切削加工成形机的专用控制软件，其特征在于，所述专用控制软件是针对铸型数控切削加工工艺而开发的专用数控软件。
所述的铸型数控切削加工成形机的专用刀具系统，其特征在于，将空冷和吹砂集成起来的内带气流通道的切削刀具。
所述的铸型数控切削加工成形机的排砂装置，其特征在于，所述排砂装置可采用吹砂或吸砂两种工作方式。在吹砂工作方式下，气流在旋转刀头附近，将刀头加工产生的砂屑及时吹开；在吸砂工作方式下，采用负压将刀头加工产生的砂屑及时吸走。
本发明的用于数字化快速制造技术的铸型数控切削加工成形机与现有铸型传统制造技术及快速成形制造设备相比具有以下优点：
1.高效、快速，与传统工艺相比，该铸型数控切削加工成形机省去了木模制造环节；与快速成形机相比，该铸型数控切削加工成形机可以实现高速切削，缩短铸型的研发周期。
2.采用该铸型数控切削加工成形机加工出的铸型，铸造性能良好。与快速成形相比，其采用砂坯一体化加工，不存在选择性粘结或烧结造成的局部过于密实的问题。
3.污染小，能源消耗低。整个加工过程是在封闭的环境中进行的，无废气或粉尘污染，解决了传统铸型加工车间废气、粉尘污染严重的问题，而且使用该方法切削产生的废料还可以二次利用，作为下批铸型的制造原料，节约了原材料。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明：
图1是本发明铸型数控切削加工成形机的正视示意图
图2是本发明铸型数控切削加工成形机的侧视示意图
图3是本发明铸型数控切削加工成形机排砂部件示意图
附图标记：
1-伺服电机    2-滑鞍           3-滑枕
4-加工主轴    5-吹砂管         6一空气压缩机
7-底座        8-导砂器         9-伺服电机
10-刀具       11-竖直龙门架    12-有机玻璃板
13-工作台     14-横梁          15-专用数控系统
16-砂坯    17-排砂槽    18-收集箱
19-专用夹具
具体实施方式
本铸型数控切削加工成形机的实施实例如图1、2、3所示。该铸型数控切削加工成形机包括：底座7、固定该底座7上的工作台13、在工作台13上活动滑行的龙门架11、固定在龙门架上的横梁14、与横梁丝杠相连的伺服电机1、在横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上可以上下移动的加工主轴4、在工作台下方的导砂器8、收集箱18、出气口在加工主轴下端的吹砂管5、连接吹砂管的空气压缩机6、固定在工作台四周的有机玻璃板12，专用数控系统15。
各部件运动形式详细描述如下：竖直龙门架11可以在工作台的两侧导轨上沿X方向运动。龙门架11顶端与横梁14构成龙门框架。横梁14上有导轨，其上安装的滑鞍2可沿横梁14上的导轨做Y轴方向运动，所述滑鞍2上有垂直导轨，滑枕3可沿所述垂直导轨在Z轴方向上运动，在所述滑枕3上安装有电机驱动的加工主轴4，加工主轴4带动刀具10旋转，对砂坯16进行切削加工。
砂坯16的切削加工过程详细描述如下：将标准砂坯16用专用夹具19固定在工作台13上，然后专用控制系统15按照与本铸型数控切削加工成形机匹配的专用控制软件生成的控制指令控制旋转切削的刀具10沿一定的扫描路径对砂坯16进行切削加工。与此同时，空气压缩机6产生压缩空气，通过吹砂管5将切削产生的砂屑吹走。大部分砂屑被有机玻璃12遮挡，通过工作台13下部的排砂槽17经导砂器8导入收集箱18中。
以上对本发明及其实施方式的描述是示意性的，没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，进行其他实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于切削砂坯的铸型数控切削加工成形机，其特征在于，该铸型数控切削加工成形机由含有多轴(三轴及以上)运动系统、通用或专用砂型切削刀具系统及排砂系统的主体部分和与砂型切削工艺相配套的专用控制软件组成。
2.根据权利要求1所述的铸型数控切削加工成形机的主体部分，其特征在于，包括能够及时清理加工产生的砂屑的排砂系统、切削加工砂型的通用或专用刀具系统、能够防止砂屑污染的多轴运动系统和用来夹持砂坯的专用夹具。
3.根据权利要求1所述的铸型数控切削加工成形机的专用控制软件，其特征在于，所述专用控制软件是针对铸型数控切削加工工艺而开发的专用数控软件。
4.根据权利要求2所述的铸型数控切削加工成形机的专用刀具系统，其特征在于，将空冷和吹砂集成起来的内带气流通道的切削刀具。
5.根据权利要求2所述的铸型数控切削加工成形机的排砂装置，其特征在于，所述排砂装置可采用吹砂或吸砂两种工作方式。在吹砂工作方式下，气流在旋转刀头附近，将刀头加工产生的砂屑及时吹开；在吸砂工作方式下，采用负压将刀头加工产生的砂屑及时吸走。
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Assignee: Jiangsu Teachers University of Technology

Assignor: Advanced Manufacture Technology Center,China Academy of Machinery Science & Technology

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Denomination of invention: Casting mould digital control cutting processing former

Granted publication date: 20100210

License type: Common License

Open date: 20080910

Record date: 20110725

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Assignee: Changzhou Advanced Equipment Engineering Technology Research Center of China Academy of Machinery of Science and Technology

Assignor: Advanced Manufacture Technology Center,China Academy of Machinery Science & Technology

Contract record no.: 2011990000759

Denomination of invention: Casting mould digital control cutting processing former

Granted publication date: 20100210

License type: Common License

Open date: 20080910

Record date: 20110809

Assignee: Tai'an Companion Machinery Co., Ltd.

Assignor: Advanced Manufacture Technology Center,China Academy of Machinery Science & Technology

Contract record no.: 2011990000760

Denomination of invention: Casting mould digital control cutting processing former

Granted publication date: 20100210

License type: Common License

Open date: 20080910

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