专利名称：一种石膏制模的数字化加工方法
技术领域：
本发明属于精密铸造和数控加工的交叉技术领域，具体涉及一种石膏制模的数字化加工 方法。
背景技术：
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、 高精密铸件的需求越来越多，单件、小批量尤其是大型精密铸件的石膏模制造工艺要求生产 周期短，制造成本低。目前采用传统的翻制硅胶模的方法制造石膏模生产周期长，制造成本 高，已经不能满足市场需求。此外，大型火电厂在发电过程中产生了大量烟气脱硫石膏固体 废弃物，目前一部分用于建筑石膏，其余被暂时抛弃，也急需采用新技术加以利用。
石膏型铸造是传统铸造方法的一种，具有可以铸造表面精度高、形状复杂的有色金 属铸件，浇注后容易清理等优点，常用于有色金属的模具制造，采用翻模获得石膏型的 方法主要缺点是工艺过程复杂，需要制母模、翻制硅胶模，浇灌石膏型，获得石膏型后 再浇注金属铸件，且在翻模过程中存在精度损失。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种工艺过程简单，生产周期短、 成本低，加工精度高的石膏制模的数字化加工方法。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是 一种石膏制模的数字化加工方法，该方 法包括如下步骤
a) 根据精密铸造工艺要求进行石膏料配比；
b) 将配好的石膏料制块、烘干、焙烧形成待加工的石膏块；
c) 根据石膏模三维CAD模型结合加工参数直接生成数控加工代码；
d) 将制好的石膏块置于加工设备上在数控加工代码的驱动下使用加工刀具进行加工；
e) 加工产生的废渣被吹出的气流带走或者通过吸尘装置吸入收集装置中；
f) 对加工完的石膏模型进行浇注；
g) 对浇注完的铸件打磨清理得到精密铸件。所述的石膏模型为大型时，采取分块加工再组合得到的方法。 所述的石膏料为天然石膏或烟气脱硫石膏。
所述的加工参数包括主轴转速、切削速度和切深，所述的主轴转速在2000-20000转/ 分钟，切削速度在200mm/s以内，切深在10mm以内。
所述的废渣被置于刀头附近喷嘴吹出的气流带走或通过负压吸尘收集到废砂收集装置中。
所述的加工刀具为陶瓷铣刀、金刚石铣刀、镶片金刚石铣刀、表面全刚石镀层铣刀或 表面镀层硬质合金铣刀。
本发明是一种高效、快速、精确的制模方法，与现有石膏模铸型传统制造方法相比具
有以下优点
1. 縮短工艺流程，与传统工艺相比，本方法省去了母模制造环节和硅胶翻模环节。
2. 加工精度高，与传统工艺相比，不存在翻模造成的精度损失，采用数控加工精度更
咼o
3. 生产周期短，成本低，与传统工艺相比，省去了制硅胶模的过程，制造成本大大降 低，且可以采用脱硫石膏进一步降低成本。
图1为本发明加工方法的加工流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
参见图l， 一种石膏制模的数字化加工方法，该方法包括如下步骤 步骤101:配比石膏混合料；
精密铸造的尺寸精度一般在土0.2mm以内，由于石膏在烘干及焙烧过程中不断脱水， 发生相变，并伴随着体积的变化，所以为了防止石膏型开裂，在石膏粉料中必须加入适当 的填料，以减小石膏型的线收縮和裂纹倾向，改善石膏型的导热能力，使其具有良好的室 温和高温强度，较好的尺寸精度。石膏选取烟气脱硫石膏，填料包括莫来石粉和锆英粉。 为了提高石膏铸型的强度，再添加一定量的玻璃纤维，选用无捻粗纱玻璃纤维，长度约为 10 20mm。混料时选用水温为25'C左右的自来水。石膏混合料配比为300目锆英粉加入 量15~25%， 270目莫来石粉加入量45~55%，玻璃纤维的加入量为0.1 % 0.3%，水固比在50 60之间，其余为石膏。
步骤102:将配好的石膏料制块、烘干、焙烧形成待加工的石膏块； 将配好的石膏料制块，烘烤温度在10(TC以上，保温5-14小时，得到待加工的石膏块。 步骤103:由三维CAD模型直接生成数控加工代码；
根据石膏模三维CAD模型结合加工参数直接生成数控加工代码，加工参数指主轴转速、 切削速度和切深，主轴转速在10000转/分钟，切削速度在200mm/s，切深在10mm。 步骤104:数控加工代码的驱动下进行石膏块加工；
将制好的石膏块置于加工设备上，在数控加工代码的驱动下，用陶瓷铣刀对石膏块进
行加工；
步骤105:采用吹起或吸尘的方式将废渣排走；
加工过程会产生废渣，在加工刀头附近设置能够吹气的喷嘴，废渣被喷嘴吹出的气流 带走，喷嘴气流流量为3L/min,。
步骤106:得到石膏模型后浇注；
对加工完的石膏模型进行浇注。
步骤107:打磨清理后得到铸件；
对浇注完的铸件打磨清理得到精密铸件。
以上的方法对于大型石膏模型可以采取分块加工再组合得到。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人员在 本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1. 一种石膏制模的数字化加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤a)根据精密铸造工艺要求进行石膏料配比；b)将配好的石膏料制块、烘干、焙烧形成待加工的石膏块；c)根据石膏模三维CAD模型结合加工参数直接生成数控加工代码；d)将制好的石膏块置于加工设备上在数控加工代码的驱动下使用加工刀具进行加工；e)加工产生的废渣被吹出的气流带走或者通过吸尘装置吸入收集装置中；f)对加工完的石膏模型进行浇注；g)对浇注完的铸件打磨清理得到精密铸件。
2. 根据权利要求1所述的石膏制模的数字化加工方法，其特征在于，所述的石膏模型 为大型时，采取分块加工再组合得到的方法。
3. 根据权利要求1或2所述的石膏制模的数字化加工方法，其特征在于，所述的石膏料为天然石膏或烟气脱硫石膏。
4. 根据权利要求1或2所述的石膏制模的数字化加工方法，其特征在于，所述的加工 参数包括主轴转速、切削速度和切深，所述的主轴转速在2000-20000转/分钟，切削速度在 200mm/s以内，切深在10mm以内。
5. 根据权利要求1或2所述的石膏制模的数字化加工方法，其特征在于，所述的废渣被置于刀头附近喷嘴吹出的气流带走或通过负压吸尘收集到废砂收集装置中。
6. 根据权利要求1或2所述的石膏制模的数字化加工方法，其特征在于，所述的加工 刀具为陶瓷铣刀、金刚石铣刀、镶片金刚石铣刀、表面金刚石镀层铣刀或表面镀层硬质合 金铣刀。
全文摘要
本发明公开了一种石膏模型的数字化加工方法，属于精密铸造和数控加工的交叉技术领域。本发明方法的步骤为先将石膏混合料制块烘干焙烧形成待加工石膏块，将石膏模的三维CAD模型直接转化为数控加工代码，并将石膏块置于加工设备上并在数控加工代码驱动下进行铣削加工，加工产生的废渣被吹出的气流带走或者被吸尘器吸入，最后将加工好的石膏模进行浇注得到铸件。与现有的石膏制模方法相比，本发明加工方法加工精度高，而且省去模具制造环节，减少了加工工序，缩短了生产周期，降低了生产成本。本发明方法特别适用于精密铸件的单件小批量的加工制造。
文档编号B22C9/00GK101439390SQ20081024675
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者丰 刘, 单忠德, 戎文娟, 曹宇飞 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心