[发明专利]小型三维人像薄壳蜡模的机械加工和脱模方法

说明书

本发明属于立体实物模型的加工制作领域，涉及一种利用数控机床加工小型三维人像薄壳蜡模的方法以及加工后蜡制薄壳的脱模方法。

在申请号为94103620.0的中国专利申请文件中，本发明设计者之一曾披露了一种可在很短时间内根据普通顾客体貌形态特征快速逼真地复制出该顾客立体肖像的三维人像速成制作方法。在此方法中，根据顾客所做的环体多侧面摄像的信息，利用数控机床加工薄壳蜡制模(蜡基模料坯或松香基模料坯)进而使之成为精铸所必需的精铸模型是一步重要的工艺过程。在普通的精密铸造工艺中，对蜡基模或松香基模的成型，一般采用的都是模具成型或手工成型，而在小型三维人像的速成制作工艺中，因为特殊需要，必须要用机床对上述蜡模进行机械切削。而在实际制作过程中，为了降低成本，精铸的人物造型或其它艺术品基本都是空腔结构，这就要求精铸的蜡模为薄壳状，由于用来制作人像的薄壳蜡模制品本来加工量就留得很少，这样就不可能高强度大走刀量地对腊模制品进行切削，也无法进行有效的蜡屑排除并保证蜡制品加工精度。另外，由于薄壳蜡模的熔点和强度都很低且粘性很大，使用常规机床夹具无法夹持，而如采用整体骨架加强，其脱模问题又不好解决。

本发明的目的在于克服现有技术所存在的缺陷，提供一种适合于小型三维人像制作工艺的薄壳蜡模的机械加工和脱壳方法。

做为用以实现上述目的技术解决方案，本发明设计者提出用组合式热刀装置进行机械切削的方法，该方法的要点是以一种其上带有高温切削刃(热刀)且内设有引流腔和集蜡瓶的组合式热刀装置作为机床切削蜡模的刀具，这种刀具在切削材料时，不仅有刀刃对材料的机械切削机理，而且由于热刀上带有适当的高温，对蜡制品还有着热熔加工的机理。这样，在切削和热溶加工人像薄壳蜡模的过程中，热刀走刀后可将粘结在切削刃上的蜡屑熔化，并使熔后的蜡液经引流腔被收集入集蜡瓶中，以便被及时地吸附排除。另外，本发明设计者还对被用于进行切削加工的薄壳蜡模的结构做出了改进，提出了型砂芯式薄壳蜡模和空腔骨架式薄壳蜡膜两种结构形式的薄壳蜡模，实际制像过程中，前者经加工后无须脱模即可直接进入溶模工艺，后者的脱模过程则非常简单。

以下将结合附图对本发明内容加以叙述。

图1是切削用组合式热刀装置的结构示意图。

图2是被加工用型砂芯式薄壳蜡模的结构示意图。

图3是被加工用空腔骨架式薄壳蜡膜的结构示意图。

如图1所示，本发明所述的组合式热刀装置由刀体外壳5、热刀1、加热元件4、热载体3、引流腔8、集蜡瓶9、负压机管道10构成。热刀装置中的加热元件4与电源线12及热电偶自控连接线13连接。热载体3由导热性能良好的金属材料制成，它套设在加热元件4之外，能够很快地将加热元件4产生的热量传导给热刀1。热刀1由导热系数高且能在一定高温下长时间保持较好机械强度和硬度的材料如铜合金或银合金材料制成，它可以为实心管状或空心管状，组装时将它通过一个刃套2装在热载体3上。刀体外壳5罩套于刃套2与热载体3外，在外壳5后部装设有一个其上连通负压机管道10的集蜡瓶9，在热载体3与刀体外壳5之间通过绝热垫6隔设出蜡液引流腔8，引流腔8的始端起自刃套2通口，末端终于集蜡瓶9进口。在刀体外壳5的前部设有一个冷却水腔7，其作用是屏蔽热刀体上除热刀1外的其它各部分所产生的热量。

该组合式热刀用于加工薄壳蜡模材料的工作机理是这样的：电源线12给加热元件4输入电流，使之发热。加热元件4又通过热载体3间接加热了热刀1。在加热的过程中，由于在热载体3中安装有热电偶并通过热电偶自控传感导线13输送至热控系统，因而热载体3的温度便被控制在一定的范围内，即间接控制了热刀1的热溶加工温度。当热刀1达到适当温度(约80℃)后，启动冷却腔7和负压机。由于热刀装置内腔中除了热刀1和刃套2之间的空隙与外界大气直接连通外，其余各部位均由耐热密封垫11予以密封，于是当负压机被开启后，从负压机连接管道10到集蜡瓶9及至引流腔8内便产生一定负压。这样在热刀1对溶点较低的薄壳蜡模进行加工时，被切削和热溶的蜡屑就会变成液态蜡顺热刀1和刀套2之间的空隙经引流腔8被直接吸入到集蜡瓶9内。在集蜡瓶9上部安装有可方便拆卸的冷凝腔14，可将被热刀1和热载体3加热蒸发过的蜡蒸汽回收，达到使进入负压机内的空气净化的目的。

为使被加工后的人像薄壳蜡模能够适应机械加工后进入精铸工艺程序，本发明提出两种具有新型结构的薄壳蜡模，其一为型砂芯式薄壳蜡模，其二为空腔骨架式薄壳蜡模，它们分别如图2和图3所示。