[发明专利]消失模数字化加工方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种消失模数字化加工方法及其设备，属于铸造和数控加工的交叉技术领域。

背景技术

铸造是金属件成形的一种最主要方式。随着市场全球化以及竞争的不断加剧，产品更新换代的速度不断加快，单件、小批量铸件的需求日益增长。消失模铸造，作为一种铸造精度介于砂型铸造和精密铸造之间的精密近净成形方法，由于其灵活的设计自由度、无需砂芯的组合和定位，显著减少铸件加工余量，甚至能取代装配和焊接，特别适合铸件新产品开发和单件小批量生产。

作为消失模铸造的关键技术，消失模的精密成形和快速制造，直接影响到铸件新产品的整体制造周期、开发成本和质量性能。目前单件和小批量的大、中型消失模模样的制造，主要采用机械加工、手工加工成型的方法，根据铸件复杂程度和形状，可以是整体的，也可以是分片组合成型。利用切割样板与平面切割机、立式切割机或自动切割机等机械设备对消失模坯进行切割，切割出消失模部件，然后通过粘结制造出消失模模样，加工的精度和质量低，而且比较浪费原料，使得消失模模样的加工成本提高很多，周期较长，无法满足新产品开发，尤其是机床床身、汽车覆盖件模具等单件小批量生产制造。

针对传统单件和小批量消失模铸造工艺及设备的不足，本发明提出了一种消失模数字化加工方法及其设备，采用该方法及其设备可以直接加工制造出各种形状的消失模，提高产品的表面质量和加工精度，缩短消失模模样的生产时间，实现铸件研发阶段的快捷生产。

发明内容

本发明提出了一种消失模数字化加工方法及其设备，为实现单件、小批量消失模快速精密铸造提供了更加先进、更加灵活的手段，尤其适用于大、中型铸件的消失模铸造。 

本发明是一种消失模数字化加工方法，该方法包括如下步骤： 

a)    根据铸造工艺要求，选择合适的消失模珠粒材料，制造用于数控加工用的消失模坯；

b)    根据铸件CAD模型，进行整体收缩率的设置，得到消失模CAD模型；

c)    将消失模CAD模型剖分，预留消失模模样粘合缝隙或加工出用于定位的孔或柱；

d)   根据规划的路径结合加工参数生成加工设备可接受的加工代码；

e)    将消失模坯在工作平台上装夹定位后进行数字化切削加工；

f)     加工产生的废屑被切削刀具及吸嘴中的负压气流带走并经排屑管进入废屑收集装置中；

g)    对加工完的消失模模样进行后处理。

本发明还提供了一种实施上述方法的消失模数字化加工设备，包括底座；与底座连接的床身；安装在底座上的工作平台；多轴运动系统，多轴运动系统包括第一X轴运动系统和第二X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统；带动多轴运动系统运动的驱动系统；与多轴运动系统相连接的专用消失模切削系统，专用消失模切削系统包括设置在Z轴运动系统下端的加工主轴和设置在加工主轴下端的切削刀具；设置在底座下方的废屑吸附收集系统；以及控制多轴运动系统运行轨迹的专用控制系统；专用消失模切削系统的的加工主轴为中空结构的主轴。

进一步地，切削刀具为空心结构，且刀刃上开有吸屑口。

进一步地，多轴运动系统设置在工作平台的上方。

进一步地，废屑吸附收集系统包括设置在工作平台下方的负压产生装置，安装在设备工作平台下方的废屑收集装置以及连接负压产生装置、废屑收集装置和加工主轴的排屑管。

进一步地，专用控制系统包括多轴联动运动系统的控制，还包括针对废屑吸附收集系统的实时控制。

进一步地，废屑收集装置可以自由移动。

采用本发明的消失模数字化加工方法及其设备，具有以下优点：切成产生的废屑采用吸屑工作方式，利用空心结构的切削刀具中的负压气流将刀头切削产生的废屑即时排除，不会影响切削加工；该消失模数字化加工方法及其设备可以直接切削加工得到消失模模样，缩短铸件新产品的研发周期，加工的模型精度和质量高，节约原材料，尤其适于大中型铸件开发。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的消失模数字化加工方法及其设备的加工工艺流程图。

图2为本发明的消失模数字化加工设备的主体结构示意图。