专利名称：一种大型数字化无模铸造成形机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械加工领域，更具体地，涉及一种无模铸造成形机。
背景技术：
为了解决传统铸件制造工艺存在制造周期长，生产成本高，资源消耗大的问题，无模铸型数控加工成形技术应运而生。无模铸型数控加工成形技术是CAD技术、铸造技术，数控技术、切削技术等技术的系统集成，是一种全新的快速铸型制造技术。采用该技术的无模铸造成形机可以完全不用模具，制造出各种形状的铸件砂型，为解决铸件的单件、小批量的生产试制提供了新的载体，同时使用该设备可以缩短生产周期，提高生产率，尤其适用于大件、小批量、形状复杂的铸型加工。无模铸造成形机由含有多轴(三轴及以上)运动系统、通过或专用砂型切削刀具及排砂系统的主题部分和与砂型切削工艺相配套的专用控制软件组成，该技术及设备已经在发动机等新产品样件铸型的试制过程中得到成功应用。但现有技术的无模铸造成形机中，由于机械设计方面的瓶颈，难以加工结构尺寸大的铸型(砂型)。同时现有技术的成形机存在加工效率较低的问题，以至于无法满足现代工厂日益高涨的生产需要。另外，目前对采用数控切削加工设备直接加工砂型得到铸型的研究非常少，仅有少数用来切削砂坯的铸型数控切削加工成形机的相关专利，(其专利申请号为200710010705.1,201110127890.9,201110126546.8)，该几种设备因其机械结构设计方面的原因无法加工一些结构尺寸大的铸型，同时加工时 间较长，即加工效率都较为低下。发明内容本实用新型旨在提供一种大型无模铸造成形机，以解决现有技术的无模铸造成形机无法加工结构尺寸大的砂型(铸型)的问题。另外，本发明提供的无模铸造成形机还可以解决现有技术的无模铸造成形机加工时间长，加工效率低下的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种无模铸造成形机，包括:多轴运动系统，多轴运动系统至少包括X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统；工作台，位于多轴运动系统的下方；该无模铸造成形机还包括:支撑梁、旋转刀具系统和机床护罩。进一步地，X轴运动系统包括并排平行设置的第一 X轴运动系统和第二 X轴运动系统;第一X轴运动系统和第二 X轴运动系统均被固定于第一支撑梁和第二支撑梁上方;第
一X轴运动系统由第一 X轴驱动装置驱动，第二 X轴运动系统由第二 X轴驱动装置驱动。进一步地，Y轴运动系统包括各自单独设置的第一 Y轴运动系统和第二 Y轴运动系统；第一 Y轴运动系统和第二 Y轴运动系统通过两侧的滑块分别与第一X轴运动系统、第
二X轴运动系统可滑动地配合；第一 Y轴运动系统由第一 Y轴驱动装置驱动，第二 Y轴运动系统由第二 Y轴驱动装置驱动。进一步地，Z轴运动系统包括各自单独设置的第一Z轴运动系统和第二Z轴运动系统；第一 Z轴运动系统和第二 Z轴运动系统通过滑块分别与第一 Y轴运动系统、第二 Y轴运动系统可滑动地配合；第一 Z轴运动系统由第一 Z轴驱动装置驱动，第二 Z轴运动系统由第二 Z轴驱动装置驱动。[0011]进一步地，工作台设置于多轴运动系统的下方；工作台的尺寸要求在长度方向至少不小于3米；工作台前后两侧设置有落砂槽。进一步地，支撑梁包括第一支撑梁和第二支撑梁，第一支撑梁和第二支撑梁分别固定于工作台的左右两侧。进一步地，该无模铸造成形机还包括刀具系统，刀具系统又包括第一旋转刀具系统和第二旋转刀具系统，第一旋转刀具系统安装于第一 Z轴运动系统上面，第二旋转刀具系统安装于第二 Z轴运动系统上面。进一步地，该无模铸造成形机还包括固定于工作台四周的机床护罩。根据本实用新型的技术方案，由于该无模铸造成形机中多轴运动系统均采用了两套运动系统，即第一 X轴运动系统和第二 X轴运动系统、第一 Y轴运动系统和第二 Y轴运动系统、第一 Z轴运动系统和第二 Z轴运动系统，故此使得本发明的无模铸造成形机在X轴方向的加工范围大幅度增加。即相对于之前专利所述的成形机，其铸型的加工尺寸范围得到了大幅度增加，克服了以往无模铸造成形机无法加工结构尺寸大的铸型的问题。另外，根据本实用新型的技术方案，由于本发明的无模铸造成形机的各个运动系统皆由各自的驱动装置来驱动，并且具有两套旋转刀具系统，即第一旋转刀具系统和第二旋转刀具系统，故此可以实现在X轴方向上对铸型(砂型)的两边同时进行加工，进而大大缩短了加工时间，提高了加工效率。
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:图1示意性示出了本实用新型的无模铸造成形机的内部结构图；图2示意性示出了本实用新型的无模铸造成形机中旋转刀具系统的结构；图3示意性示出了本实用新型的无模铸造成形机的外观图；图4示意性示出了本实用新型的多轴运动系统的示意图。
具体实施例
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1、图2和图3，示意性示出了根据本实用新型提供的一种无模铸造成形机的优选实施例，如图所示，该无模铸造成形机包括多轴运动系统、工作台、支撑梁、旋转刀具系统和机床护罩。多轴运动系统用于安装加工刀具，该加工刀具由刀具系统16提供。通过操作多轴运动系统的动作，控制加工刀具的切削运动，从而将工作台13上的砂坯制造成砂型。该多轴运动系统可以是三轴运动系统，也可以是五轴运动系统，由图2中可以看出，在本优选实施例中，该多轴运动系统以三轴运动系统为例，该三轴运动系统包括X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统。优选地，X轴运动系统包括并排平行设置的第一 X轴运动系统I和第二 X轴运动系统12 ;第一 X轴运动系统I和第二 X轴 运动系统12均被固定于第一支撑梁15和第二支撑梁3上方；第一 X轴运动系统I由第一 X轴驱动装置2驱动，第二 X轴运动系统12由第二 X轴驱动装置11驱动。由于第一 X轴运动系统I和第二 X轴运动系统12是在沿X轴方向并排设置，故此本发明的无模铸造成形机在X轴方向的加工范围得到大幅度增加。另外，第一 X轴驱动装置和第二X轴驱动装置可以是各自相连接的同一伺服电机和减速机做为动力单元，然后通过连接杆21以电机驱动同步带轮或者电机驱动丝杠做为传动单元，达到驱动弟一 X轴运动系统和第二X轴运动系统移动的效果。优选地，Y轴运动系统包括单独设置的第一 Y轴运动系统4和第二 Y轴运动系统10 ;第一 Y轴运动系统4和第二 Y轴运动系统10通过两侧的滑块20分别与第一 X轴运动系统1、第二 X轴运动系统12可滑动地配合；第一 Y轴运动系统4由第一 Y轴驱动装置14驱动，第二 Y轴运动系统10由第二 Y轴驱动装置7驱动。同样，第一 Y轴驱动装置和第二 Y轴驱动装置可以是相连接的伺服电机和减速机做为动力单元，以电机驱动同步带轮或者电机驱动丝杠做为传动单元，达到驱动第一 Y轴运动系统和第二 Y轴运动系统移动的效果。优选地，Z轴运动系统包括单独设置的第一 Z轴运动系统5和第二 Z轴运动系统9 ;第一 Z轴运动系统5和第二 Z轴运动系统9通过滑块21分别与第一 Y轴运动系统4、第
二Y轴运动系统10可滑动地配合；第一 Z轴运动系统5由第一 Z轴驱动装置6驱动，第二Z轴运动系统9由第二Z轴驱动装置8驱动。同样，第一Z轴驱动装置和第二Z轴驱动装置可以是相连接的伺服电机和减速机做为动力单元，以电机驱动同步带轮或者电机驱动丝杠做为传动单元，达到驱动第一 Z轴 运动系统和第二 Z轴运动系统移动的效果。具体地，工作台13设置于多轴运动系统的下方；工作台13的尺寸要求在长度方向至少不小于2.5米；工作台13前后两侧设置有落砂槽16。具体地，第一支撑梁15和第二支撑梁3分别固定于工作台13的左右两侧。具体地，该无模铸造成形机还包括分别安装于第一 Z轴运动系统5和第二 Z轴运动系统9上面的弟一刀具系统17和第二刀具系统18。由于Y轴运动系统和Z轴运动系统都由各自的驱动装置来驱动，而且第一 Z轴运动系统5和第二 Z轴运动系统9都安装有旋转刀具系统17和18，故此该无模铸造成形机可以在X轴方向上实现铸型(砂型)的两边同时加工。优选地，旋转刀具系统可以采用电主轴结构来带动刀具实现旋转运动。具体地，该无模铸造成形机还包括固定于工作台四周的机床护罩19。综上所述，本实用新型具有如下优点:本实用新型的无模铸造成形机在X轴方向的加工范围大幅度增加。即相对于之前专利所述的成形机，其铸型的加工尺寸范围得到了大幅度增加，克服了以往无模铸造成形机无法加工结构尺寸大的铸型的问题。另外，本实用新型的无模铸造成形机可以实现在X轴方向上对铸型(砂型)的两边同时进行加工，进而大大缩短了加工时间，提高了加工效率。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种大型无模铸造成形机，包括: 多轴运动系统，所述多轴运动系统至少包括X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统； 工作台，位于所述多轴运动系统的下方； 其特征在于，该无模铸造成形机还包括:支撑梁、刀具系统和机床护罩。
2.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于， 所述X轴运动系统包括并排平行设置的第一 X轴运动系统(I)和第二 X轴运动系统(12);所述第一X轴运动系统(I)和第二 X轴运动系统(12)均被固定于第一支撑梁(15)和第二支撑梁(3)上方；所述第一 X轴运动系统(I)由第一 X轴驱动装置(2)驱动，所述第二X轴运动系统(12)由第二 X轴驱动装置(11)驱动。
3.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于， 所述Y轴运动系统包括单独设置的第一 Y轴运动系统(4)和第二 Y轴运动系统(10)；所述第一 Y轴运动系统(4)和第二 Y轴运动系统(10)通过两侧的滑块(20)分别与第一 X轴运动系统(I )、第二 X轴运动系统(12)可滑动地配合；所述第一 Y轴运动系统(4)由第一Y轴驱动装置(14)驱动，所述第二 Y轴运动系统(10)由第二 Y轴驱动装置(7)驱动。
4.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于， 所述Z轴运动系统包括单独设置的第一 Z轴运动系统(5)和第二 Z轴运动系统(9);所述第一 Z轴运动系统(5)和第二 Z轴运动系统(9)通过滑块(21)分别与第一 Y轴运动系统(4)、第二 Y轴运动系统(10)可滑动地配合；所述第一 Z轴运动系统(5)由第一 Z轴驱动装置(6)驱动，所述第二 Z轴运动系统(9)由第二 Z轴驱动装置(8)驱动。
5.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述工作台(13)设置于多轴运动系统的下方；所述工作台(13)的尺寸要求在长度方向至少不小于3米；所述工作台(13)前后两侧设置有落砂槽(16)。
6.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述支撑梁包括第一支撑梁和第二支撑梁，所述第一支撑梁(15)和第二支撑梁(3)分别固定于工作台(13)的左右两侧。
7.根据权利要求1所述的无模铸造成形机，其特征在于，所述刀具系统包括第一刀具系统和第二刀具系统，所述第一刀具系统(17)安装于第一 Z轴运动系统(5)上面,所述第二刀具系统(18)安装于第二 Z轴运动系统(9)上面。
专利摘要本实用新型提供了一种大型数字化无模铸造成形机，包括多轴运动系统，多轴运动系统至少包括X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统，X轴运动系统包括并排平行设置的第一X轴运动系统和第二X轴运动系统，Y轴运动系统包括各自单独设置的第一Y轴运动系统和第二Y轴运动系统，Z轴运动系统包括各自单独设置的第一Z轴运动系统和第二Z轴运动系统；工作台，位于多轴运动系统的下方；该无模铸造成形机还包括支撑梁、刀具系统和机床护罩。根据本实用新型的无模铸造成形机，其加工尺寸范围得到了大幅度增加，并且实现了在X轴方向上铸型的两边同时加工，进而大大缩短了加工时间，提高了加工效率。
文档编号B22C23/00GK203109180SQ20122074418
公开日2013年8月7日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者单忠德, 刘丽敏, 刘丰 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心