一種大型數字化無模鑄造成形的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種大型數字化無模鑄造成形機，包括：多軸運動系統，多軸運動系統至少包括X軸運動系統、Y軸運動系統和Z軸運動系統，X軸運動系統包括并排平行設置的第一X軸運動系統和第二X軸運動系統，Y軸運動系統包括各自單獨設置的第一Y軸運動系統和第二Y軸運動系統，Z軸運動系統包括各自單獨設置的第一Z軸運動系統和第二Z軸運動系統；工作臺，位于多軸運動系統的下方；該無模鑄造成形機還包括：支撐梁、刀具系統和機床護罩。根據本發明的無模鑄造成形機，其加工尺寸范圍得到了大幅度增加，并且實現了在X軸方向上鑄型的兩邊同時加工，進而大大縮短了加工時間，提高了加工效率。
【專利說明】一種大型數字化無模鑄造成形機
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械加工領域，更具體地，涉及一種無模鑄造成形機。
【背景技術】
[0002]為了解決傳統鑄件制造工藝存在制造周期長，生產成本高，資源消耗大的問題，無模鑄型數控加工成形技術應運而生。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，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，同時使用該設備可以縮短生產周期，提高生產率，尤其適用于大件、小批量、形狀復雜的鑄型加工。
[0003]無模鑄造成形機由含有多軸(三軸及以上)運動系統、通過或專用砂型切削刀具及排砂系統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，該技術及設備已經在發動機等新產品樣件鑄型的試制過程中得到成功應用。但現有技術的無模鑄造成形機中，由于機械設計方面的瓶頸，難以加工結構尺寸大的鑄型(砂型)。同時現有技術的成形機存在加工效率較低的問題，以至于無法滿足現代工廠日益高漲的生產需要。另外，目前對采用數控切削加工設備直接加工砂型得到鑄型的研究非常少，僅有少數用來切削砂坯的鑄型數控切削加工成形機的相關專利，(其專利申請號為200710010705.1,201110127890.9,201110126546.8)，該幾種設備因其機械結構設計方面的原因無法加工一些結構尺寸大的鑄型，同時加工時間較長，即加工效率都較為低下。

【發明內容】

[0004]本發明旨在提供一種大型無模鑄造成形機，以解決現有技術的無模鑄造成形機無法加工結構尺寸大的砂型(鑄型)的問題。另外，本發明提供的無模鑄造成形機還可以解決現有技術的無模鑄造成形機加工時間長，加工效率低下的問題。
[0005]根據本發明的一個方面，提供了一種無模鑄造成形機，包括:多軸運動系統，多軸運動系統至少包括X軸運動系統、Y軸運動系統和Z軸運動系統；工作臺,位于多軸運動系統的下方；該無模鑄造成形機還包括:支撐梁、旋轉刀具系統和機床護罩。
[0006]進一步地，X軸運動系統包括并排平行設置的第一 X軸運動系統和第二 X軸運動系統;第一X軸運動系統和第二 X軸運動系統均被固定于第一支撐梁和第二支撐梁上方;第
一X軸運動系統由第一 X軸驅動裝置驅動，第二 X軸運動系統由第二 X軸驅動裝置驅動。
[0007]進一步地，Y軸運動系統包括各自單獨設置的第一 Y軸運動系統和第二 Y軸運動系統；第一 Y軸運動系統和第二 Y軸運動系統通過兩側的滑塊分別與第一 X軸運動系統、第
二X軸運動系統可滑動地配合；第一 Y軸運動系統由第一 Y軸驅動裝置驅動，第二 Y軸運動系統由第二 Y軸驅動裝置驅動。
[0008]進一步地，Z軸運動系統包括各自單獨設置的第一 Z軸運動系統和第二 Z軸運動系統；第一 Z軸運動系統和第二 Z軸運動系統通過滑塊分別與第一 Y軸運動系統、第二 Y軸運動系統可滑動地配合；第一 Z軸運動系統由第一 Z軸驅動裝置驅動，第二 Z軸運動系統由第二 Z軸驅動裝置驅動。
[0009]進一步地，工作臺設置于多軸運動系統的下方；工作臺的尺寸要求在長度方向至少不小于3米；工作臺前后兩側設置有落砂槽。
[0010]進一步地，第一支撐梁和第二支撐梁分別固定于工作臺的左右兩側。
[0011]進一步地，該無模鑄造成形機還包括第一旋轉刀具系統和第二旋轉刀具系統，第一旋轉刀具系統安裝于第一 Z軸運動系統上面，第二旋轉刀具系統安裝于第二 Z軸運動系統上面。
[0012]進一步地，該無模鑄造成形機還包括固定于工作臺四周的機床護罩。
[0013]根據本發明的技術方案，由于該無模鑄造成形機中多軸運動系統均采用了兩套運動系統，即第一X軸運動系統和第二X軸運動系統、第一 Y軸運動系統和第二 Y軸運動系統、第一 Z軸運動系統和第二 Z軸運動系統，故此使得本發明的無模鑄造成形機在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，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無法加工結構尺寸大的鑄型的問題。
[0014]另外，根據本發明的技術方案，由于本發明的無模鑄造成形機的各個運動系統皆由各自的驅動裝置來驅動，并且具有兩套旋轉刀具系統，即第一旋轉刀具系統和第二旋轉刀具系統，故此可以實現在X軸方向上對鑄型(砂型)的兩邊同時進行加工，進而大大縮短了加工時間，提高了加工效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]構成本發明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示意性示出了本發明的無模鑄造成形機的內部結構圖；
圖2示意性示出了本發明的無模鑄造成形機中旋轉刀具系統的結構；
圖3示意性示出了本發明的無模鑄造成形機的外觀圖；
圖4示意性示出了本發明的多軸運動系統的示意圖。
具體實施例
[0016]以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0017]參見圖1、圖2和圖3，示意性示出了根據本發明提供的一種無模鑄造成形機的優選實施例，如圖所示，該無模鑄造成形機包括多軸運動系統、工作臺、支撐梁、旋轉刀具系統和機床護罩。
[0018]多軸運動系統用于安裝加工刀具，該加工刀具由刀具系統16提供。通過操作多軸運動系統的動作，控制加工刀具的切削運動，從而將工作臺13上的砂坯制造成砂型。該多軸運動系統可以是三軸運動系統，也可以是五軸運動系統，由圖2中可以看出，在本優選實施例中，該多軸運動系統以三軸運動系統為例，該三軸運動系統包括X軸運動系統、Y軸運動系統和Z軸運動系統。
[0019]優選地，X軸運動系統包括并排平行設置的第一 X軸運動系統I和第二 X軸運動系統12 ;第一 X軸運動系統I和第二 X軸運動系統12均被固定于第一支撐梁15和第二支撐梁3上方；第一 X軸運動系統I由第一 X軸驅動裝置2驅動，第二 X軸運動系統12由第二 X軸驅動裝置11驅動。由于第一 X軸運動系統I和第二 X軸運動系統12是在沿X軸方向并排設置，故此本發明的無模鑄造成形機在X軸方向的加工范圍得到大幅度增加。另外，第一 X軸驅動裝置和第二X軸驅動裝置可以是各自相連接的同一伺服電機和減速機做為動力單元，然后通過連接桿21以電機驅動同步帶輪或者電機驅動絲杠做為傳動單元，達到驅動弟一 X軸運動系統和弟二 X軸運動系統移動的效果。
[0020]優選地，Y軸運動系統包括單獨設置的第一 Y軸運動系統4和第二 Y軸運動系統10 ;第一 Y軸運動系統4和第二 Y軸運動系統10通過兩側的滑塊20分別與第一 X軸運動系統1、第二 X軸運動系統12可滑動地配合；第一 Y軸運動系統4由第一 Y軸驅動裝置14驅動，第二 Y軸運動系統10由第二 Y軸驅動裝置7驅動。同樣，第一 Y軸驅動裝置和第二 Y軸驅動裝置可以是相連接的伺服電機和減速機做為動力單元，以電機驅動同步帶輪或者電機驅動絲杠做為傳動單元，達到驅動第一 Y軸運動系統和第二 Y軸運動系統移動的效果。
[0021]優選地，Z軸運動系統包括單獨設置的第一 Z軸運動系統5和第二 Z軸運動系統9 ;第一 Z軸運動系統5和第二 Z軸運動系統9通過滑塊21分別與第一 Y軸運動系統4、第
二Y軸運動系統10可滑動地配 合；第一 Z軸運動系統5由第一 Z軸驅動裝置6驅動，第二Z軸運動系統9由第二Z軸驅動裝置8驅動。同樣，第一Z軸驅動裝置和第二Z軸驅動裝置可以是相連接的伺服電機和減速機做為動力單元，以電機驅動同步帶輪或者電機驅動絲杠做為傳動單元，達到驅動第一 Z軸運動系統和第二 Z軸運動系統移動的效果。
[0022]具體地，工作臺13設置于多軸運動系統的下方；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前后兩側設置有落砂槽16。
[0023]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。
[0024]具體地，該無模鑄造成形機還包括分別安裝于第一 Z軸運動系統5和第二 Z軸運動系統9上面的弟一刀具系統17和弟二刀具系統18。由于Y軸運動系統和Z軸運動系統都由各自的驅動裝置來驅動，而且第一 Z軸運動系統5和第二 Z軸運動系統9都安裝有旋轉刀具系統17和18，故此該無模鑄造成形機可以在X軸方向上實現鑄型(砂型)的兩邊同時加工。優選地，旋轉刀具系統可以采用電主軸結構來帶動刀具實現旋轉運動。
[0025]具體地，該無模鑄造成形機還包括固定于工作臺四周的機床護罩19。
[0026]綜上所述，本發明具有如下優點:本發明的無模鑄造成形機在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，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無法加工結構尺寸大的鑄型的問題。另外，本發明的無模鑄造成形機可以實現在X軸方向上對鑄型(砂型)的兩邊同時進行加工，進而大大縮短了加工時間，提高了加工效率。
[0027]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】
1.一種大型無模鑄造成形機，包括: 多軸運動系統，所述多軸運動系統至少包括X軸運動系統、Y軸運動系統和Z軸運動系統； 工作臺，位于所述多軸運動系統的下方； 其特征在于，該無模鑄造成形機還包括:支撐梁、刀具系統和機床護罩。
2.根據權利要求1所述的無模鑄造成形機，其特征在于， 所述X軸運動系統包括并排平行設置的第一 X軸運動系統(I)和第二 X軸運動系統(12);所述第一X軸運動系統(I)和第二 X軸運動系統(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軸運動系統(I)由第一 X軸驅動裝置(2)驅動，所述第二X軸運動系統(12)由第二 X軸驅動裝置(11)驅動。
3.根據權利要求1所述的無模鑄造成形機，其特征在于， 所述Y軸運動系統包括單獨設置的第一 Y軸運動系統(4)和第二 Y軸運動系統(10)；所述第一 Y軸運動系統(4)和第二 Y軸運動系統(10)通過兩側的滑塊(20)分別與第一 X軸運動系統(I)、第二 X軸運動系統(12)可滑動地配合；所述第一 Y軸運動系統(4)由第一Y軸驅動裝置(14)驅動，所述第二 Y軸運動系統(10)由第二 Y軸驅動裝置(7)驅動。
4.根據權利要求1所述的無模鑄造成形機，其特征在于， 所述Z軸運動系統包括單獨設置的第一 Z軸運動系統(5)和第二 Z軸運動系統(9);所述第一 Z軸運動系統(5)和第二 Z軸運動系統(9)通過滑塊(21)分別與第一 Y軸運動系統(4)、第二 Y軸運動系統(10)可滑動地配合；所述第一 Z軸運動系統(5)由第一 Z軸驅動裝置(6)驅動，所述第二 Z軸運動系統(9)由第二 Z軸驅動裝置(8)驅動。
5.根據權利要求1所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述工作臺(13)設置于多軸運動系統的下方；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)前后兩側設置有落砂槽(16)。
6.根據權利要求1所述的無模鑄造成形機，其特征在于，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。
7.根據權利要求1所述的無模鑄造成形機，其特征在于，所述第一刀具系統(17)安裝于第一 Z軸運動系統(5)上面，所述第二刀具系統(18)安裝于第二 Z軸運動系統(9)上面。
【文檔編號】B22C23/00GK103769548SQ201210588583
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年12月31日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】單忠德, 劉麗敏, 劉豐 申請人:機械科學研究總院先進制造技術研究中心