專利名稱:鑄造砂型機械加工工藝及設備的制作方法
本發(fā)明屬于一種用機械加工的方法，直接切削加工砂型成型的工藝及設備。
現(xiàn)有技術中所采用的一般方法是用木模造型，制造木模要消耗大量的木材，而且生產(chǎn)周期長、成本高，為了改進傳統(tǒng)工藝，提高效率，降低成本，日本《JACT NEWS》1981年第293期P25～34上刊載了(日)大橋義信、井上靜夫的文章，提出了切削造型法的工藝思想，并對切削造型法進行了一些基礎實驗，提出了切削造型機實用化設計的一些基本設想，并在此基礎上設計了兩種兩軸式和四軸式的切削造型機，該造型機主要用于異型管的砂型制造，其切削方式主要是采用類似刮板的片狀刀具作回轉(zhuǎn)運動，該設備沒有單獨的排砂系統(tǒng)，而且產(chǎn)品范圍很窄，技術發(fā)展也不成熟，還處在試制階段。
本發(fā)明的目的在于設計一種不用木模造型、高效率、低成本的 機械加工砂型成型工藝及設備。
本發(fā)明的實質(zhì)在于鑄造砂型機械加工工藝過程是按照鑄造零件圖紙以一定比例制備鑄件圖形投影底片(如果利用數(shù)控機床加工砂型，需要按圖形編制加工程序，并輸入數(shù)控機床)，椿平砂箱，制備泥芯型用坯塊分別加工制造外砂型和泥芯型，利用投影儀將底片的圖形以與實際要求鑄件尺寸1∶1的比例投射在砂面上，選配好適當?shù)牡毒?，利用砂型機床的坐標性能按照投影線型，進行加工制造，如果是數(shù)控機床將按輸入程序自動進刀加工。砂型和泥芯加工好之后可下芯、合箱、澆鑄。最后是開箱、清砂，獲得鑄件。
鑄造砂型機械加工設備主要包括砂型機床和刀具兩大類，砂型機床的基本構成包括以下三部分
1.投影儀部分它是裝置在機床上方的；
2.主機部分包括主軸是空心的機床主軸箱、機床運動導軌、旋轉(zhuǎn)工作臺及機床電器部分；
3.排砂系統(tǒng)包括與空心主軸相聯(lián)的膠皮管和排砂支管道、聯(lián)接多臺砂型機床的排砂主管道、卸砂器、儲砂箱、離心通風機。
另一大類是砂型刀具，它主要包括各類車、銑、鏜、刨、插、鉆及異形成型刀具，這些刀具的主要特點是具有切削和排砂兩大特點，它們一般是由中空的刀柄和固定在刀柄上的刀箍及中空的刀身刀片和進砂口、片狀進砂罩所組成的。一般的刀身與刀柄的聯(lián)接為可更換結(jié)構的刀片。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比所具有的優(yōu)點；
1.縮短了生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，尤其是對于大件小批量生產(chǎn)的鑄件具有明顯的效果。
2.節(jié)約了大量木材，降低產(chǎn)品成本。
3.本發(fā)明所提出的工藝及設備可適用于全部鑄件的80％以上。
4.提高了產(chǎn)品質(zhì)量，采用該工藝及設備加工出的鑄造砂型及型芯形狀準確，輪廓清晰，表面光潔。
5.由于機械加工砂型可不必做木模，也就談不上拔模斜度，這樣鑄件可以均勻地留出機械加工余量，從而減輕鑄件重量，節(jié)省金屬材料。
6.本發(fā)明的工藝及設備減輕了工人的勞動強度，可以使鑄件的單件小批量生產(chǎn)向機械化、自動化邁進一步。
7.由于本發(fā)明采用了完整的排砂系統(tǒng)，加工砂型時所排出的造型砂可以繼續(xù)使用，減少浪費。
8.鑄造廠家不需要龐大的木模倉庫，減少了占地面積，有利于工廠擴大再生產(chǎn)。
本發(fā)明實施例如下

圖1、龍門式砂型機床示意圖
圖2、懸臂式砂型機床示意圖
圖3、普通砂型銑刀
圖4、雙刃可更換刀頭式銑刀
圖5、刀身與刀柄連在一體的雙刃銑刀
圖6、砂型成型銑刀
圖7、直臂式雙頭砂型鏜刀
圖8、曲臂式雙頭環(huán)柱砂型鏜刀
圖9、直筒式雙刃砂型鏜刀
圖10、可調(diào)式板架鏜刀
圖11、砂型鉆刀
圖12、砂型刨刀
圖13、砂型切插刀
圖14、梯形三面刃刀
圖15、雙外圓弧刀
圖16、凸三角形邊刃刀
圖17、對稱雙鏟式三面刃刀
圖18、橫澆口專用刀
圖19、凸形半圓弧刀
圖20、凹三角形刃面刀
圖21、凹形內(nèi)圓弧刃面刀
圖22、凸形兩段圓弧式刃面刀
圖23、折邊梯形鏜刀
圖24、凹弧形冒口刀
圖25、圓芯頭凸緣梯形刀
圖26、帶前傾角的銑刀
圖27、鏟式三面刃鏜刀下面對本發(fā)明實施例附圖做進一步說明。
圖1所示為龍門式砂型機床示意圖其中01-01 投影儀光學部分； 01-02 投影儀搖臂導軌；01-03 投影儀立柱導軌；01-04 投影儀搖臂升降驅(qū)動箱電機；01-05 投影儀臺板； 01-06 臺板透孔；01-07 合板攔桿； 01-08 機床主軸箱；01-09 機床橫梁導軌； 01-10 機床龍門立柱導軌；01-11 主軸送給和橫向走刀驅(qū)動箱及電動機；01-12 主軸旋轉(zhuǎn)變速箱及電動機；01-13 橫梁升降機驅(qū)動箱及電機；01-14 行車式工作臺；01-15 行車驅(qū)動箱及電動機；01-16 排砂膠皮管； 01-17 排砂支管道；01-18 機床操縱電鍵； 01-19 排砂主管道；01-20 卸料器； 01-21 儲砂箱；01-22 離心通風機。
圖2所示為懸臂式砂型機床，其中02-01 投影儀光學部分； 02-02 投影儀搖臂導軌；02-03 投影儀立柱導軌；02-04 投影儀搖臂升降驅(qū)動箱及電動機；02-05 投影儀臺板； 02-06 臺板透孔；02-07 臺板欄桿； 02-08 機床主軸箱；02-09 機床橫臂導軌； 02-10 橫臂驅(qū)動箱；02-11 床身導軌； 02-12 床身立柱；02-13 旋轉(zhuǎn)工作臺； 02-14 機器操縱電鍵；02-15 排砂膠皮管道； 02-16 排砂支管道；02-17 排砂主管道； 02-18 卸料器；02-19 儲砂箱； 02-20 離心通風機。
圖3所示為普通砂型銑刀，其中03-01 刀柄； 03-02 刀身；03-03 進砂口； 03-04 刀身緊固螺釘；03-05 豎刃； 03-06 橫刃；
圖中的銑刀是在管狀刀身上直接開刃制出豎刃，豎刃向外傾斜一定角度形成進砂口，刀的橫刃可用刀身端部本身材料制出。刀身的切削部分截面呈一種類似螺線形狀，該銑刀可制成雙刃或多刃將不改變本發(fā)明性質(zhì)。該刀具可用于銑削砂型中的各種輪廓和形狀，亦可做為車削刀具使用，并能鉆加工圓形孔穴。刀身與刀柄內(nèi)孔為動配合，可用于調(diào)整刀身規(guī)格及長度。
圖4所示為雙刃可更換刀頭式銑刀，圖中04-01 刀柄； 04-02 刀身；04-03 刀片定位螺栓； 04-04 刀身緊固螺釘；04-05 刀箍； 04-06 刀片；04-07 進砂罩。
該刀具可根據(jù)不同的需要更換不同寬度刀片，當?shù)镀瑢挾容^大時應裝配進砂罩，以利排砂。
圖5所示為刀身與刀柄連在一體的雙刃銑刀，圖中05-01 刀身與刀柄； 05-02 刀片；05-03 刀片定位螺栓； 05-04 進砂罩；05-05 進砂罩緊固螺釘。
該刀具適用于加工尺寸規(guī)格較大的砂型，可銑削較大的砂型輪廓和鉆削直徑較大的圓孔穴。
圖6所示為砂型成型銑刀，圖中06-01 刀柄和刀身； 06-02 刀箍；06-03 刀片； 06-04 刀片定位螺釘；06-05 進砂罩。
成型銑刀分為內(nèi)圓弧銑刀、外圓弧銑刀、V形銑刀等，可以鉆加工出凹形球穴和凸球形狀錐體、錐合等，備有各種形狀的刀片包括樣板式刀片，對于基本幾何形體，一般能做到一刀成型，使如果選用尺寸規(guī)格較大的刀片時，應配用進砂罩以利于排砂，圖中雙點劃線部分為進砂型輪廓。
圖7直壁式雙頭砂型鏜刀，圖中07-01 刀柄； 07-02 刀體；07-03 刀身； 07-04 刀箍；07-05 刀片； 07-06 刀片定位螺栓。
該刀具主要適用于立、臥的鏜加工各種形狀圓弧孔穴，也可以用做擴孔，該刀具的刀片可根據(jù)加工需要更換不同形狀刀片。
圖8曲壁式雙頭環(huán)柱砂型鏜刀，圖中08-01 刀柄； 08-02 刀體；08-03 刀身； 08-04 刀箍； 08-05 刀片；08-06 伸縮調(diào)整用緊固螺釘；08-07 刀片定位螺釘。
該刀具的刀體(08-02)呈三通管狀，刀身(08-03)量直角彎管狀，直角刀身(08-03)其中一邊的調(diào)整部分與刀身(08-02)直臂部分滑配合，用以伸縮的調(diào)整和更換刀具的規(guī)格和形狀，與調(diào)整部分相垂直的另一邊為切削部分，由刀片定位螺釘(08-07)固定住刀箍(08-04)和刀片(08-05)，可根據(jù)需要更換刀片形狀或規(guī)格，該刀具主要用于加工環(huán)狀穴和圓柱體，也可以用來加工較大的圓孔或擴孔。
圖9直筒式雙刃砂型鏜刀，圖中09-01 刀柄； 09-02 刀箍；09-03 刀片； 09-04 刀片定位螺栓；09-05 刀身。
該刀具用于加工尺寸較小的環(huán)狀型穴和圓柱體，刀片(09-03)本身不能調(diào)整，可根據(jù)砂型的尺寸形狀來更換刀片。
圖10可調(diào)式板架鏜刀，圖中 10-01 刀柄； 10-02 板架定位螺栓；10-03 刀箍； 10-04 豎刀片；10-05 刀板架； 10-06 刀身；10-07 滑槽； 10-08 豎刀片緊固螺釘。
該刀具不能自動排砂，刀具在旋轉(zhuǎn)鏜削時，余砂排出型穴，散落在型面上，這時可用壓縮空氣吹凈，但在豎刀片(10-04)刀身(10-06)范圍內(nèi)的余砂將隨氣流進入空心主軸，即自動排砂。豎刀片(10-04)可以根據(jù)需要制成各種規(guī)格和形狀，包括樣板式豎刀片。豎刀片(10-04)可根據(jù)需要在刀板架(10-05)上裝調(diào)成各種角度。
圖11砂型鉆刀，圖中11-01 刀柄； 11-02 刀身緊固螺釘；11-03 刀柄填塊； 11-04 刀身；11-05 刀片； 11-06 刀箍；11-07 刀片定位螺栓。
該刀具的豎刃較短，可用于鉆深孔型穴和銑削較淺的砂型輪廓和形狀。
圖12砂型刨刀，圖中12-01 刀柄； 12-02 刀身；12-03 進氣； 12-04 進砂口；12-05 切削刃。
圖13砂型切插刀，圖中13-01 刀柄； 13-02 刀身；13-03 切削刃； 13-04 進氣口。
砂型切插刀具分為直面切刀、內(nèi)圓弧切刀、外圓弧切刀、方形切刀、齒形切刀等。圖中的切削刃輪廓為方形。
另外還有一種可以用于壓制較小的方、圓孔穴或各種字體的砂型壓刀，這種刀具的刀身為實心桿柱體，端頭可制成要壓成的各種形狀的模型。
圖14～27是備種可更換的刀片形狀，使用該砂型機床還可以根據(jù)需要將刀具配制系列化，如遇特殊需要時，可隨時制作異形刀具。
本發(fā)明的鑄造砂型機械加工工藝及設備的構思是發(fā)明人最早于1958年提出的，并于1972年提出過完整的設計方案，早于日本現(xiàn)有技術資料十年多，面且在技術上比日本現(xiàn)有技術先進。
權利要求
1.一種鑄造砂型機械加工工藝，它的成型手段是采用切削造型法，用刀具直接加工出鑄造砂型的形狀，其特征在于該加工工藝是將鑄件圖形用投影的方法投射在椿好的堅硬而細致均勻的砂箱或制備泥芯型用的坯塊上，采用具有中空主軸和特殊排砂系統(tǒng)功能的砂型加工設備，選配合適的刀具，按照投影的線型進行加工成型，對形狀較簡單的砂型可直接利用機床本身的坐標系對砂型尺寸和形狀進行加工。
2.一種專門用于加工鑄造砂型的設備及其輔件，該設備具有一般萬能機床所具有的動力、傳動、控制三維運動機構及其切削設備，其特征在于其切削主軸為中空結(jié)構，并采用了特殊的中空刀具，和與中空主軸相聯(lián)的抽風排砂系統(tǒng)及鑄件形狀投影系統(tǒng)。
3.權利要求
2中所述的一種專門用于加工鑄造砂型的設備及其輔件，其特征在于該設備可以采用龍門式、天車式、搖臂式和臺鉆式等結(jié)構形式，其切削運動方式可以采用刀具旋轉(zhuǎn)或工具旋轉(zhuǎn)兩種形式。
4.權利要求
2中所述的一種專門用于加工鑄造砂型的設備及其輔件，其特征在于該設備具有一套位于主機上方的可將鑄件形狀投射在砂型上的投影儀。
5.權利要求
2、3、4中所述的一種專門用于加工鑄造砂型的設備及其輔件，其特征在于具有一套由與設備空心主軸相聯(lián)的排主管道、卸料器、儲砂箱、通風離心機所組成的抽風排砂系統(tǒng)。
6.權利要求
2中所述的鑄造砂型的設備及其輔件，其特殊的中空刀具中砂型銑刀的特征在于中空的刀柄上套接著滑配合的管狀的刀身，在刀身的外側(cè)開有縱向進砂口，進砂口的外傾側(cè)邊為豎刃，該刀具切削部分的最下端其截面呈一類似于阿基米德螺線的渦形，向刀具中心彎曲的橫刃可由刀具本身材料制出。
7.權利要求
2中所述的鑄造砂型機械加工設備，其特殊中空刀具中的雙刃可更換刀頭式銑刀特征在于在中空的刀柄上套接著管狀刀身，在管狀刀身的下部兩側(cè)分別開有一用于安裝可更換的兩刃刀片的窄縫，雙刃刀片穿過刀身下部窄縫，并與刀身固定在一起，在刀刃的切削面前端排砂口的刀身側(cè)面上可裝有防止積砂的片狀進砂罩，在加工大型砂型時，可將刃柄與刀身作成一體。
8.權利要求
2中所述的鑄造砂型機械加工設備，其特殊中空刀具中的可更換式砂型成型銑刀特征在于在中空的刀柄上裝有可更換的成型銑刀刀片，在刀片的切削刃前方裝有與成型銑刀形狀相適應的進砂罩。
9.權利要求
2中所述鑄造砂型機械加工設備，其特殊中空刀具中的直臂式雙頭砂型鏜刀特征在于該鏜刀具有與中空式刀柄相聯(lián)接的類似三通管狀的刀體，在刀體兩側(cè)對稱的空心管口部分別聯(lián)接著管狀的刀身，在刀身上套有空心的刀箍，在刀箍上裝有成型刀片。
10.權利要求
2中所述鑄造砂機械加工設備，其特殊中空刀具中的曲臂式雙頭環(huán)柱砂型鏜刀特征在于該鏜刀具有呈三通管狀的刀體，其刀身呈一直角彎管狀，并在雙側(cè)刀身的下部固定有管狀刀箍，在刀箍固定有可更換的刀片，在刀片的切削面前端有一排砂罩。
11.權利要求
2中所述鑄造砂型機械加工設備，其特殊中空刀具中的直筒式雙刃砂型鏜刀特征在于在中空的管狀刀柄上固接著較短的管狀刀箍，在刀箍上套接著雙側(cè)有進砂口窄縫的管狀刀身，在刀箍身中間插有片狀門型刀片，該刀片具有三面刃口。
12.權利要求
2中所述鑄造砂型機械加工設備，其特殊中空刀具中的可調(diào)式板架鏜刀轉(zhuǎn)征在于在管狀的刀柄上聯(lián)接著較短的圓管狀刀箍，在刀架上固定著片狀帶有滑槽的刀板架，在刀板架的兩端對稱位置上裝有帶滑槽的可調(diào)整位置的刀片。
13.權利要求
2中所述鑄造砂型機械加工設備，其特殊中空刀具中的砂型鉆刀特征在于在中空的刀柄內(nèi)裝有一個用于固定較長的管狀刀身的刀柄填塊，在刀柄填塊內(nèi)固定看較長的管狀刀身，在刀身下端有固定在刀身外部的管狀刀箍，在管狀刀身的下口有片狀三面刀片。
14.權利要求
2中所述鑄造砂型機械加工設備，其特殊中空刀具中的砂型刨刀特征在于在中空的管狀刀柄上裝有類似鏟狀的中空刀身，該刀具的鏟狀刀頭上口較短，下口較長為刀刃，上下口之差形成進砂口，在較長的刃口下部還開有扁槽形的進氣口。
15.權利要求
2中所述的鑄造砂型機械加工設備，其特殊中空刀具中的砂型切插刀具特征在于在中空的管狀刀柄上裝有中空成型的切插刀身，刀刃口形狀可為直面切刀，內(nèi)圓弧切刀、外圓弧切刀、方形切刀、齒形切刀等，在靠近刃口的切刀下部開有窄縫形的進氣口。
16.權利要求
8、9、10、11、13中所述的可更換刀片刀具的形狀可為所示梯形三面刃形狀。
17.權利要求
8、9、10、11、13中所述可更換刀片刀具的刀片形狀可為雙外圓弧狀刃面。
18.權利要求
8、9、10、11、13中所述可更換刀片刀具的刀片形狀可為凸三角形邊刃。
19.權利要求
8、9、10、11、13中所述可更換刀片刀具的刀片形狀可為對稱雙鏟式三面刃結(jié)構。
20.權利要求
8、9、10、11、13中所述可更換刀片刀具的刀
21.權利要求
8、9、10、11、13中所述可更換刀片刀具的刀片形狀為適用于加工內(nèi)圓弧形狀和鉆加工半球型穴的凸形半圓弧狀刃面。
22權利要求
8、9、10、11、13中所述可更換刀片刀具的刀片形狀為適于加工圓錐體的凹三角形刃面。
23.權利要求
8、9、10、11、13中所述可更換刀片刀具的刀片形狀為適于加工半球體的凹形內(nèi)圓弧刃面。
24.權利要求
8、9、10、11、13中所述可更換刀片刀具的刀片形狀為適于加工手輪的凸狀兩段圓弧式刃面。
25.權利要求
8、9、10、11、13中所述可更換刀片刀具的刀片形狀為適于加工平直芯頭的折邊梯形刃面。
26.權利要求
8、9、10、11、13中所可更換刀片刀具的刀片形狀為適用于加工冒口的凹弧形刃面。
27.權利要求
13中所述的可更換刀片刀具，刀片形狀(十四、④)為適用于鉆加工圓芯頭的雙側(cè)帶凸緣的梯形刃面。
28.權利要求
7中所述可更換式銑刀刃片形狀可為刀面帶一定前傾角的形狀。
29.權利要求
9、10、11中所述可更換刀片刀具的刀片形狀可為類似四棱臺的三面刃面。
30.權利要求
15中所述的刀片刀具的刀片形狀可根據(jù)實際需要設計成成型系列化刀具。
31.權利要求
2中所述的一種專門用于加工鑄造砂型的設備及輔件，其刀具的特征在于刀具為實心桿柱體端頭可制成要壓成的各種形狀或字型。
專利摘要
本發(fā)明屬于一種用機械加工的方法直接切削加工砂型成型的工藝及設備。它解決了傳統(tǒng)鑄造工藝中用木模造型生產(chǎn)周期長、成本高的工藝方法，采用機械加工直接制出砂型，并解決了砂型切削刀具和排砂系統(tǒng)的技術難題。它能適用于80％以上的鑄件，尤其對于大件小批量或單件生產(chǎn)的鑄件，可大大提高效率，節(jié)約資金。
文檔編號B22C23/00GK85103880SQ85103880
公開日1986年11月19日 申請日期1985年5月12日
發(fā)明者陳占海 申請人:陳占海導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan