專利名稱：一種大型數(shù)字化無模鑄造成形機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機(jī)械加工領(lǐng)域，更具體地，涉及一種無模鑄造成形機(jī)。
背景技術(shù)：
為了解決傳統(tǒng)鑄件制造工藝存在制造周期長，生產(chǎn)成本高，資源消耗大的問題，無模鑄型數(shù)控加工成形技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。無模鑄型數(shù)控加工成形技術(shù)是CAD技術(shù)、鑄造技術(shù)，數(shù)控技術(shù)、切削技術(shù)等技術(shù)的系統(tǒng)集成，是一種全新的快速鑄型制造技術(shù)。采用該技術(shù)的無模鑄造成形機(jī)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(chǎn)試制提供了新的載體，同時使用該設(shè)備可以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，尤其適用于大件、小批量、形狀復(fù)雜的鑄型加工。無模鑄造成形機(jī)由含有多軸(三軸及以上)運(yùn)動系統(tǒng)、通過或?qū)Ｓ蒙靶颓邢鞯毒呒芭派跋到y(tǒng)的主題部分和與砂型切削工藝相配套的專用控制軟件組成，該技術(shù)及設(shè)備已經(jīng)在發(fā)動機(jī)等新產(chǎn)品樣件鑄型的試制過程中得到成功應(yīng)用。但現(xiàn)有技術(shù)的無模鑄造成形機(jī)中，由于機(jī)械設(shè)計方面的瓶頸，難以加工結(jié)構(gòu)尺寸大的鑄型(砂型)。同時現(xiàn)有技術(shù)的成形機(jī)存在加工效率較低的問題，以至于無法滿足現(xiàn)代工廠日益高漲的生產(chǎn)需要。另外，目前對采用數(shù)控切削加工設(shè)備直接加工砂型得到鑄型的研究非常少，僅有少數(shù)用來切削砂坯的鑄型數(shù)控切削加工成形機(jī)的相關(guān)專利，(其專利申請?zhí)枮?00710010705.1,201110127890.9,201110126546.8)，該幾種設(shè)備因其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的原因無法加工一些結(jié)構(gòu)尺寸大的鑄型，同時加工時 間較長，即加工效率都較為低下。發(fā)明內(nèi)容本實用新型旨在提供一種大型無模鑄造成形機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的無模鑄造成形機(jī)無法加工結(jié)構(gòu)尺寸大的砂型(鑄型)的問題。另外，本發(fā)明提供的無模鑄造成形機(jī)還可以解決現(xiàn)有技術(shù)的無模鑄造成形機(jī)加工時間長，加工效率低下的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種無模鑄造成形機(jī)，包括:多軸運(yùn)動系統(tǒng)，多軸運(yùn)動系統(tǒng)至少包括X軸運(yùn)動系統(tǒng)、Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和Z軸運(yùn)動系統(tǒng)；工作臺，位于多軸運(yùn)動系統(tǒng)的下方；該無模鑄造成形機(jī)還包括:支撐梁、旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)和機(jī)床護(hù)罩。進(jìn)一步地，X軸運(yùn)動系統(tǒng)包括并排平行設(shè)置的第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng);第一X軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)均被固定于第一支撐梁和第二支撐梁上方;第
一X軸運(yùn)動系統(tǒng)由第一 X軸驅(qū)動裝置驅(qū)動，第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)由第二 X軸驅(qū)動裝置驅(qū)動。進(jìn)一步地，Y軸運(yùn)動系統(tǒng)包括各自單獨(dú)設(shè)置的第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)；第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)通過兩側(cè)的滑塊分別與第一X軸運(yùn)動系統(tǒng)、第
二X軸運(yùn)動系統(tǒng)可滑動地配合；第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)由第一 Y軸驅(qū)動裝置驅(qū)動，第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)由第二 Y軸驅(qū)動裝置驅(qū)動。進(jìn)一步地，Z軸運(yùn)動系統(tǒng)包括各自單獨(dú)設(shè)置的第一Z軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二Z軸運(yùn)動系統(tǒng)；第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)通過滑塊分別與第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)、第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)可滑動地配合；第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)由第一 Z軸驅(qū)動裝置驅(qū)動，第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)由第二 Z軸驅(qū)動裝置驅(qū)動。[0011]進(jìn)一步地，工作臺設(shè)置于多軸運(yùn)動系統(tǒng)的下方；工作臺的尺寸要求在長度方向至少不小于3米；工作臺前后兩側(cè)設(shè)置有落砂槽。進(jìn)一步地，支撐梁包括第一支撐梁和第二支撐梁，第一支撐梁和第二支撐梁分別固定于工作臺的左右兩側(cè)。進(jìn)一步地，該無模鑄造成形機(jī)還包括刀具系統(tǒng)，刀具系統(tǒng)又包括第一旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)和第二旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)，第一旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安裝于第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)上面，第二旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安裝于第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)上面。進(jìn)一步地，該無模鑄造成形機(jī)還包括固定于工作臺四周的機(jī)床護(hù)罩。根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案，由于該無模鑄造成形機(jī)中多軸運(yùn)動系統(tǒng)均采用了兩套運(yùn)動系統(tǒng)，即第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)、第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)、第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)，故此使得本發(fā)明的無模鑄造成形機(jī)在X軸方向的加工范圍大幅度增加。即相對于之前專利所述的成形機(jī)，其鑄型的加工尺寸范圍得到了大幅度增加，克服了以往無模鑄造成形機(jī)無法加工結(jié)構(gòu)尺寸大的鑄型的問題。另外，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案，由于本發(fā)明的無模鑄造成形機(jī)的各個運(yùn)動系統(tǒng)皆由各自的驅(qū)動裝置來驅(qū)動，并且具有兩套旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)，即第一旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)和第二旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)，故此可以實現(xiàn)在X軸方向上對鑄型(砂型)的兩邊同時進(jìn)行加工，進(jìn)而大大縮短了加工時間，提高了加工效率。
構(gòu)成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1示意性示出了本實用新型的無模鑄造成形機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖2示意性示出了本實用新型的無模鑄造成形機(jī)中旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖3示意性示出了本實用新型的無模鑄造成形機(jī)的外觀圖；圖4示意性示出了本實用新型的多軸運(yùn)動系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參見圖1、圖2和圖3，示意性示出了根據(jù)本實用新型提供的一種無模鑄造成形機(jī)的優(yōu)選實施例，如圖所示，該無模鑄造成形機(jī)包括多軸運(yùn)動系統(tǒng)、工作臺、支撐梁、旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)和機(jī)床護(hù)罩。多軸運(yùn)動系統(tǒng)用于安裝加工刀具，該加工刀具由刀具系統(tǒng)16提供。通過操作多軸運(yùn)動系統(tǒng)的動作，控制加工刀具的切削運(yùn)動，從而將工作臺13上的砂坯制造成砂型。該多軸運(yùn)動系統(tǒng)可以是三軸運(yùn)動系統(tǒng)，也可以是五軸運(yùn)動系統(tǒng)，由圖2中可以看出，在本優(yōu)選實施例中，該多軸運(yùn)動系統(tǒng)以三軸運(yùn)動系統(tǒng)為例，該三軸運(yùn)動系統(tǒng)包括X軸運(yùn)動系統(tǒng)、Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和Z軸運(yùn)動系統(tǒng)。優(yōu)選地，X軸運(yùn)動系統(tǒng)包括并排平行設(shè)置的第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)I和第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)12 ;第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)I和第二 X軸 運(yùn)動系統(tǒng)12均被固定于第一支撐梁15和第二支撐梁3上方；第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)I由第一 X軸驅(qū)動裝置2驅(qū)動，第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)12由第二 X軸驅(qū)動裝置11驅(qū)動。由于第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)I和第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)12是在沿X軸方向并排設(shè)置，故此本發(fā)明的無模鑄造成形機(jī)在X軸方向的加工范圍得到大幅度增加。另外，第一 X軸驅(qū)動裝置和第二X軸驅(qū)動裝置可以是各自相連接的同一伺服電機(jī)和減速機(jī)做為動力單元，然后通過連接桿21以電機(jī)驅(qū)動同步帶輪或者電機(jī)驅(qū)動絲杠做為傳動單元，達(dá)到驅(qū)動弟一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二X軸運(yùn)動系統(tǒng)移動的效果。優(yōu)選地，Y軸運(yùn)動系統(tǒng)包括單獨(dú)設(shè)置的第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)4和第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)10 ;第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)4和第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)10通過兩側(cè)的滑塊20分別與第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)1、第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)12可滑動地配合；第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)4由第一 Y軸驅(qū)動裝置14驅(qū)動，第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)10由第二 Y軸驅(qū)動裝置7驅(qū)動。同樣，第一 Y軸驅(qū)動裝置和第二 Y軸驅(qū)動裝置可以是相連接的伺服電機(jī)和減速機(jī)做為動力單元，以電機(jī)驅(qū)動同步帶輪或者電機(jī)驅(qū)動絲杠做為傳動單元，達(dá)到驅(qū)動第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)移動的效果。優(yōu)選地，Z軸運(yùn)動系統(tǒng)包括單獨(dú)設(shè)置的第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)5和第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)9 ;第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)5和第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)9通過滑塊21分別與第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)4、第
二Y軸運(yùn)動系統(tǒng)10可滑動地配合；第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)5由第一 Z軸驅(qū)動裝置6驅(qū)動，第二Z軸運(yùn)動系統(tǒng)9由第二Z軸驅(qū)動裝置8驅(qū)動。同樣，第一Z軸驅(qū)動裝置和第二Z軸驅(qū)動裝置可以是相連接的伺服電機(jī)和減速機(jī)做為動力單元，以電機(jī)驅(qū)動同步帶輪或者電機(jī)驅(qū)動絲杠做為傳動單元，達(dá)到驅(qū)動第一 Z軸 運(yùn)動系統(tǒng)和第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)移動的效果。具體地，工作臺13設(shè)置于多軸運(yùn)動系統(tǒng)的下方；工作臺13的尺寸要求在長度方向至少不小于2.5米；工作臺13前后兩側(cè)設(shè)置有落砂槽16。具體地，第一支撐梁15和第二支撐梁3分別固定于工作臺13的左右兩側(cè)。具體地，該無模鑄造成形機(jī)還包括分別安裝于第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)5和第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)9上面的弟一刀具系統(tǒng)17和第二刀具系統(tǒng)18。由于Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和Z軸運(yùn)動系統(tǒng)都由各自的驅(qū)動裝置來驅(qū)動，而且第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)5和第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)9都安裝有旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)17和18，故此該無模鑄造成形機(jī)可以在X軸方向上實現(xiàn)鑄型(砂型)的兩邊同時加工。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)可以采用電主軸結(jié)構(gòu)來帶動刀具實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。具體地，該無模鑄造成形機(jī)還包括固定于工作臺四周的機(jī)床護(hù)罩19。綜上所述，本實用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):本實用新型的無模鑄造成形機(jī)在X軸方向的加工范圍大幅度增加。即相對于之前專利所述的成形機(jī)，其鑄型的加工尺寸范圍得到了大幅度增加，克服了以往無模鑄造成形機(jī)無法加工結(jié)構(gòu)尺寸大的鑄型的問題。另外，本實用新型的無模鑄造成形機(jī)可以實現(xiàn)在X軸方向上對鑄型(砂型)的兩邊同時進(jìn)行加工，進(jìn)而大大縮短了加工時間，提高了加工效率。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大型無模鑄造成形機(jī)，包括: 多軸運(yùn)動系統(tǒng)，所述多軸運(yùn)動系統(tǒng)至少包括X軸運(yùn)動系統(tǒng)、Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和Z軸運(yùn)動系統(tǒng)； 工作臺，位于所述多軸運(yùn)動系統(tǒng)的下方； 其特征在于，該無模鑄造成形機(jī)還包括:支撐梁、刀具系統(tǒng)和機(jī)床護(hù)罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無模鑄造成形機(jī)，其特征在于， 所述X軸運(yùn)動系統(tǒng)包括并排平行設(shè)置的第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)(I)和第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)(12);所述第一X軸運(yùn)動系統(tǒng)(I)和第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)(12)均被固定于第一支撐梁(15)和第二支撐梁(3)上方；所述第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)(I)由第一 X軸驅(qū)動裝置(2)驅(qū)動，所述第二X軸運(yùn)動系統(tǒng)(12)由第二 X軸驅(qū)動裝置(11)驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無模鑄造成形機(jī)，其特征在于， 所述Y軸運(yùn)動系統(tǒng)包括單獨(dú)設(shè)置的第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)(4)和第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)(10)；所述第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)(4)和第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)(10)通過兩側(cè)的滑塊(20)分別與第一 X軸運(yùn)動系統(tǒng)(I )、第二 X軸運(yùn)動系統(tǒng)(12)可滑動地配合；所述第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)(4)由第一Y軸驅(qū)動裝置(14)驅(qū)動，所述第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)(10)由第二 Y軸驅(qū)動裝置(7)驅(qū)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無模鑄造成形機(jī)，其特征在于， 所述Z軸運(yùn)動系統(tǒng)包括單獨(dú)設(shè)置的第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)(5)和第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)(9);所述第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)(5)和第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)(9)通過滑塊(21)分別與第一 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)(4)、第二 Y軸運(yùn)動系統(tǒng)(10)可滑動地配合；所述第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)(5)由第一 Z軸驅(qū)動裝置(6)驅(qū)動，所述第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)(9)由第二 Z軸驅(qū)動裝置(8)驅(qū)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無模鑄造成形機(jī)，其特征在于，所述工作臺(13)設(shè)置于多軸運(yùn)動系統(tǒng)的下方；所述工作臺(13)的尺寸要求在長度方向至少不小于3米；所述工作臺(13)前后兩側(cè)設(shè)置有落砂槽(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無模鑄造成形機(jī)，其特征在于，所述支撐梁包括第一支撐梁和第二支撐梁，所述第一支撐梁(15)和第二支撐梁(3)分別固定于工作臺(13)的左右兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無模鑄造成形機(jī)，其特征在于，所述刀具系統(tǒng)包括第一刀具系統(tǒng)和第二刀具系統(tǒng)，所述第一刀具系統(tǒng)(17)安裝于第一 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)(5)上面,所述第二刀具系統(tǒng)(18)安裝于第二 Z軸運(yùn)動系統(tǒng)(9)上面。
專利摘要本實用新型提供了一種大型數(shù)字化無模鑄造成形機(jī)，包括多軸運(yùn)動系統(tǒng)，多軸運(yùn)動系統(tǒng)至少包括X軸運(yùn)動系統(tǒng)、Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和Z軸運(yùn)動系統(tǒng)，X軸運(yùn)動系統(tǒng)包括并排平行設(shè)置的第一X軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二X軸運(yùn)動系統(tǒng)，Y軸運(yùn)動系統(tǒng)包括各自單獨(dú)設(shè)置的第一Y軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二Y軸運(yùn)動系統(tǒng)，Z軸運(yùn)動系統(tǒng)包括各自單獨(dú)設(shè)置的第一Z軸運(yùn)動系統(tǒng)和第二Z軸運(yùn)動系統(tǒng)；工作臺，位于多軸運(yùn)動系統(tǒng)的下方；該無模鑄造成形機(jī)還包括支撐梁、刀具系統(tǒng)和機(jī)床護(hù)罩。根據(jù)本實用新型的無模鑄造成形機(jī)，其加工尺寸范圍得到了大幅度增加，并且實現(xiàn)了在X軸方向上鑄型的兩邊同時加工，進(jìn)而大大縮短了加工時間，提高了加工效率。
文檔編號B22C23/00GK203109180SQ20122074418
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者單忠德, 劉麗敏, 劉豐 申請人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心