[实用新型]一种计算机辅助陶瓷3D无模具成型设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及陶瓷制作技术领域，具体涉及一种无模具陶瓷坯成型设备。

背景技术

陶瓷材料制备工艺是降低陶瓷制品生产成本、提高陶瓷材料可靠性和可重复性不能逾越的环节,新的陶瓷制备工艺,成型工艺及烧结工艺的研究逐渐成为陶瓷材料研究领域的重点。

陶瓷坯体成型，是将制备好的坯料，应用各种不同的方法制成具有一定形状和尺寸的坯体的过程。成型需要满足以下要求：a、坯体应该符合产品所要求的生坯形状和尺寸，因此必须要考虑到干燥收缩；b、坯体应当具有相当的机械强度，以便于后续工序的操作；c、坯体结构应当均匀，具有一定的致密度；d、成型过程应当适应工业化的生产组织流程。

传统陶瓷坯体的成型方法可分为：

注浆成形：从泥浆注入石膏模吸水开始到形成薄泥层为第一阶段；形成薄泥层，泥层逐渐增厚，直到形成注件为第二阶段；从雏坯形成到脱模为收缩脱模阶段。压制成形：将含有一定水分或其它粘结剂的粒状粉料填充于模具之中，对其施加压力，使之成为具有一定形状和强度的陶瓷坯体。

注浆成型虽然生产的产品一致性较好，但是每一个陶瓷产品都需要单独进行石膏模具的制作，工序繁多，生产成本较高，最主要的还在于，注浆成型方法不能够快速修改陶瓷产品的外形设计，且劳动强度大，操作工序多，生产效率低；生产周期长，石膏模占用场地面积大；注件含水量高，密度小，收缩大，烧成时容易变形；模具损耗大，不适合连续化、自动化、机械化生产。

压制成形的优点是生产效率高，人工少、废品率低，生产周期短，生产的制品密度大、强度高，适合大批量工业化生产；缺点是成型产品的形状有较大限制，模具造价高，坯体强度低，坯体内部致密性不一致，组织结构的均匀性相对较差等。

上述两类传统的陶瓷坯料成型技术具有一个相同点，就是都需要额外制备模具，一方面会增加制造成本，另一方面，陶瓷坯体的成型质量完全依赖于模具的质量，一旦模具出现问题，就会造成批量的质量问题，另外，使用模具进项成形就无法快速修改陶瓷产品的外形设计，只能制造新的模具，如果是批量生产，制造模具的成本尚可接受，如果使小批量生产，会出现模具的成本甚至高于产品价值的情况。因此摆脱模具对陶瓷生产的制约,才能够满足陶瓷生产日益激烈的市场竞争，缩短的产品更新周期以及适应频繁的产品试制和改型要求。陶瓷无模成型技术及专用设备，能够实现上述目的。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，降低甚至消除模具制造对陶瓷制品成型的限制，本实用新型提供了一种计算机辅助陶瓷3D无模具成型设备，该成型设备由计算机控制，根据预先编制的模型数据自动对泥坯进行加工成型，加工成型速度快、精度高、产品的一致性好，模型数据可长期保存，方便调取，同时无需操作人员直接参与，大大降低了人工成本和劳动强度。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种计算机辅助陶瓷3D无模具成型设备，其特征在于，包括底座1、支架2、数控转台3、雕刻加工头4、垂直方向加工头5以及水平方向加工头6；所述支架2固定在底座1上，数控转台3安装在底座1上，其轴心与底座1的几何中心重合，雕刻加工头4和水平方向加工头6分别安装在支架2的两个侧柱上，垂直方向加工头5安装在支架2的横梁上。

所述雕刻加工头4、水平方向加工头6和垂直方向加工头5的连接及动作机构为滚珠丝杆直线滑台7，包括底板801、导轨802、滚珠丝杆803、伺服电机804以及滑块805，所述导轨802设置在所述底板801上，所述滚珠丝杆803设置在所述导轨802上，所述滚珠丝杆803包括自由端以及固定端，所述滚珠丝杆803的自由端及固定端分别通过支撑座将所述滚珠丝杆803固定在所述导轨802上，所述滚珠丝杆803的固定端的输出轴连接有齿轮，所述齿轮外部设置有齿轮箱，所述齿轮通过同步带连接所述伺服电机804的电机支座，所述伺服电机804通过电机输出轴设置在所述电机支座上，所述伺服电机804与所述底座1平行设置，所述伺服电机804平行设置在所述底座1的下部。

本实用新型所述设备在工作时，首先利用3D造型软件建立陶瓷实体模型，然后按照工艺要求制成块体泥坯，并将泥坯安置在数字化无模成型设备的数控转台3上，数控转台3带动泥坯保持匀速转动，之后根据建立好的陶瓷实体模型编制加工代码，并将其输入到数字化无模成型设备的控制系统中，之后通过直线滑台结构中的滚珠丝杆带动雕刻加工头4、水平方向加工头6和垂直方向加工头5做直线运动，根据模型数据调整进刀量，最终得到陶瓷制品坯体，最后清理坯体，按照工艺要求进行烧结，修整得到所需陶瓷产品。