[发明专利]一种基于双加工主轴的砂型铣削方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于铸造和数控加工的交叉技术领域，具体涉及一种基于双加工主轴的砂型铣削方法及其装置。

背景技术

铸造可以制造出复杂零件，是金属成形的一种最主要加工方法。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、小批量铸件的需求越来越多，单件、小批量尤其是大型铸件的砂型制造工艺生产要求生产周期短，制造手段更加具有柔性。然而我国绝大部分厂家仍沿用传统的木模翻砂工艺，不仅制造周期长，生产成本高，而且资源消耗大。

目前，铸型的生产方式有三种：传统砂型制造、快速成形砂型制造和基于数控机床的砂型加工。传统砂型制造需要根据铸件加工木模，再进行砂箱翻砂得到铸造砂型。快速成形砂型制造应用的是基于离散-堆积成形原理，其基本过程如下：首先将砂型的数字模型按Z向分层形成一系列的层片；再根据层片轮廓信息，每铺一层型砂选择性的喷射黏结剂或者进行激光烧结；层层堆积，形成三维砂型。基于数控机床的砂型加工都是采用单主轴即一把加工刀头进行砂型铣削。

传统木模砂型制造适于大批量铸件的生产，由于木模加工周期长、成本高，难以制造出高精度、表面质量好的铸型，不能满足单件、小批量的加工要求。利用快速成形技术制造砂型存在以下不足：逐层加工，加工效率低，不适于大型铸型的加工；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；分层加工，在加工一些复杂面时会产生台阶效应。采用单主轴数控机床进行砂型切削存在以下不足：对于大型砂型的铣削加工效率不高。

发明内容

针对现有铸型制造技术的不足，本发明提出了一种基于双加工主轴的砂型铣削方法及其装置，该方法可以不用模具，能够制造出各种形状的铸件砂型，具有更大的加工范围和更高的加工效率，适用于大型砂型的单件小批量的加工制造。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种基于双加工主轴的砂型铣削方法，该方法包括如下步骤：

a)根据铸件图，构建零件三维实体模型，并根据实体模型反推出铸型型腔；

b)根据加工砂型的大小和数量进行刀具选择、路径规划和切削参数设置；

c)生成NC代码；

d)将预先固化成形的砂型固定在工作台上；

e)根据驱动代码控制双主轴机床进行砂型铣削加工；

f)对加工完的砂型进行后处理。

所述的步骤e中，在采用双主轴机床进行砂型铣削加工的过程中，打开压缩空气阀门，利用刀头附近安装的喷嘴喷出压缩空气，来清理刀头附近的废砂。

本发明还提供了一种实施基于双加工主轴的砂型铣削方法所使用的装置，包括一带有加工平台的床身，所述的床身上设有导轨，所述的导轨上设有横梁，所述的横梁上设有左、右滑动架，所述的左、右滑动架上分别设有能够上下移动的z轴，所述的z轴上固定有加工主轴，所述的加工主轴下面安装有刀头。

所述的刀头附近设有排砂装置，所述的排砂装置包括安装在刀头附近、对准刀头位置设有喷嘴，所述的喷嘴通过气管与阀门和气泵相连，所述的喷嘴通过支架固定在加工主轴箱上。

本发明能够直接对大型砂块进行铣削或者同时对两个砂型进行加工，为解决大型砂型的制造问题提供了更加先进、更加高效的手段，具有更大的加工范围和更高的加工效率，特别适用于大型砂型的单件小批量的加工制造。

本发明基于工业机器人的砂型铣削方法与现有铸型传统制造方法、快速成形制造方法和数控机床铣削方法相比具有以下优点：

1.与传统工艺相比，本方法省去了木模制造环节；

2.与快速成形制造方法相比，可以实现高速切削；

3.与单主轴数控机床铣削方法相比，加工过程中可以实现双主轴协调加工，加工大型砂型时效率可以大幅提高。

本发明在刀头附近设有排砂装置，可以实现随切随吹，及时将废砂转移，减少残留在模型表面的砂粒对模型精度的影响和对刀具的磨损，提高铸型表面精度和刀具使用寿命。

附图说明

图1为本发明基于双加工主轴进行砂型铣削方法所使用装置的示意图。

图中：1 加工平台，2 床身，3 导轨，4 横梁，5 左滑动架，6 z轴，7 右滑动架，8 砂型，9 气管，10 支架，11 喷嘴，12 加工主轴，13 刀头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。