专利名称:铸造砂型机械加工工艺及设备的制作方法
本发明属于一种用机械加工的方法，直接切削加工砂型成型的工艺及设备。
现有技术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，而且生产周期长、成本高，为了改进传统工艺，提高效率，降低成本，日本《JACT NEWS》1981年第293期P25～34上刊载了(日)大桥义信、井上静夫的文章，提出了切削造型法的工艺思想，并对切削造型法进行了一些基础实验，提出了切削造型机实用化设计的一些基本设想，并在此基础上设计了两种两轴式和四轴式的切削造型机，该造型机主要用于异型管的砂型制造，其切削方式主要是采用类似刮板的片状刀具作回转运动，该设备没有单独的排砂系统，而且产品范围很窄，技术发展也不成熟，还处在试制阶段。
本发明的目的在于设计一种不用木模造型、高效率、低成本的 机械加工砂型成型工艺及设备。
本发明的实质在于铸造砂型机械加工工艺过程是按照铸造零件图纸以一定比例制备铸件图形投影底片(如果利用数控机床加工砂型，需要按图形编制加工程序，并输入数控机床)，椿平砂箱，制备泥芯型用坯块分别加工制造外砂型和泥芯型，利用投影仪将底片的图形以与实际要求铸件尺寸1∶1的比例投射在砂面上，选配好适当的刀具，利用砂型机床的坐标性能按照投影线型，进行加工制造，如果是数控机床将按输入程序自动进刀加工。砂型和泥芯加工好之后可下芯、合箱、浇铸。最后是开箱、清砂，获得铸件。
铸造砂型机械加工设备主要包括砂型机床和刀具两大类，砂型机床的基本构成包括以下三部分
1.投影仪部分它是装置在机床上方的；
2.主机部分包括主轴是空心的机床主轴箱、机床运动导轨、旋转工作台及机床电器部分；
3.排砂系统包括与空心主轴相联的胶皮管和排砂支管道、联接多台砂型机床的排砂主管道、卸砂器、储砂箱、离心通风机。
另一大类是砂型刀具，它主要包括各类车、铣、镗、刨、插、钻及异形成型刀具，这些刀具的主要特点是具有切削和排砂两大特点，它们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进砂口、片状进砂罩所组成的。一般的刀身与刀柄的联接为可更换结构的刀片。
本发明与现有技术相比所具有的优点；
1.缩短了生产周期，提高生产率，尤其是对于大件小批量生产的铸件具有明显的效果。
2.节约了大量木材，降低产品成本。
3.本发明所提出的工艺及设备可适用于全部铸件的80％以上。
4.提高了产品质量，采用该工艺及设备加工出的铸造砂型及型芯形状准确，轮廓清晰，表面光洁。
5.由于机械加工砂型可不必做木模，也就谈不上拔模斜度，这样铸件可以均匀地留出机械加工余量，从而减轻铸件重量，节省金属材料。
6.本发明的工艺及设备减轻了工人的劳动强度，可以使铸件的单件小批量生产向机械化、自动化迈进一步。
7.由于本发明采用了完整的排砂系统，加工砂型时所排出的造型砂可以继续使用，减少浪费。
8.铸造厂家不需要庞大的木模仓库，减少了占地面积，有利于工厂扩大再生产。
本发明实施例如下
图1、龙门式砂型机床示意图
图2、悬臂式砂型机床示意图
图3、普通砂型铣刀
图4、双刃可更换刀头式铣刀
图5、刀身与刀柄连在一体的双刃铣刀
图6、砂型成型铣刀
图7、直臂式双头砂型镗刀
图8、曲臂式双头环柱砂型镗刀
图9、直筒式双刃砂型镗刀
图10、可调式板架镗刀
图11、砂型钻刀
图12、砂型刨刀
图13、砂型切插刀
图14、梯形三面刃刀
图15、双外圆弧刀
图16、凸三角形边刃刀
图17、对称双铲式三面刃刀
图18、横浇口专用刀
图19、凸形半圆弧刀
图20、凹三角形刃面刀
图21、凹形内圆弧刃面刀
图22、凸形两段圆弧式刃面刀
图23、折边梯形镗刀
图24、凹弧形冒口刀
图25、圆芯头凸缘梯形刀
图26、带前倾角的铣刀
图27、铲式三面刃镗刀下面对本发明实施例附图做进一步说明。
图1所示为龙门式砂型机床示意图其中01-01 投影仪光学部分； 01-02 投影仪摇臂导轨；01-03 投影仪立柱导轨；01-04 投影仪摇臂升降驱动箱电机；01-05 投影仪台板； 01-06 台板透孔；01-07 合板拦杆； 01-08 机床主轴箱；01-09 机床横梁导轨； 01-10 机床龙门立柱导轨；01-11 主轴送给和横向走刀驱动箱及电动机；01-12 主轴旋转变速箱及电动机；01-13 横梁升降机驱动箱及电机；01-14 行车式工作台；01-15 行车驱动箱及电动机；01-16 排砂胶皮管； 01-17 排砂支管道；01-18 机床操纵电键； 01-19 排砂主管道；01-20 卸料器； 01-21 储砂箱；01-22 离心通风机。
图2所示为悬臂式砂型机床，其中02-01 投影仪光学部分； 02-02 投影仪摇臂导轨；02-03 投影仪立柱导轨；02-04 投影仪摇臂升降驱动箱及电动机；02-05 投影仪台板； 02-06 台板透孔；02-07 台板栏杆； 02-08 机床主轴箱；02-09 机床横臂导轨； 02-10 横臂驱动箱；02-11 床身导轨； 02-12 床身立柱；02-13 旋转工作台； 02-14 机器操纵电键；02-15 排砂胶皮管道； 02-16 排砂支管道；02-17 排砂主管道； 02-18 卸料器；02-19 储砂箱； 02-20 离心通风机。
图3所示为普通砂型铣刀，其中03-01 刀柄； 03-02 刀身；03-03 进砂口； 03-04 刀身紧固螺钉；03-05 竖刃； 03-06 横刃；
图中的铣刀是在管状刀身上直接开刃制出竖刃，竖刃向外倾斜一定角度形成进砂口，刀的横刃可用刀身端部本身材料制出。刀身的切削部分截面呈一种类似螺线形状，该铣刀可制成双刃或多刃将不改变本发明性质。该刀具可用于铣削砂型中的各种轮廓和形状，亦可做为车削刀具使用，并能钻加工圆形孔穴。刀身与刀柄内孔为动配合，可用于调整刀身规格及长度。
图4所示为双刃可更换刀头式铣刀，图中04-01 刀柄； 04-02 刀身；04-03 刀片定位螺栓； 04-04 刀身紧固螺钉；04-05 刀箍； 04-06 刀片；04-07 进砂罩。
该刀具可根据不同的需要更换不同宽度刀片，当刀片宽度较大时应装配进砂罩，以利排砂。
图5所示为刀身与刀柄连在一体的双刃铣刀，图中05-01 刀身与刀柄； 05-02 刀片；05-03 刀片定位螺栓； 05-04 进砂罩；05-05 进砂罩紧固螺钉。
该刀具适用于加工尺寸规格较大的砂型，可铣削较大的砂型轮廓和钻削直径较大的圆孔穴。
图6所示为砂型成型铣刀，图中06-01 刀柄和刀身； 06-02 刀箍；06-03 刀片； 06-04 刀片定位螺钉；06-05 进砂罩。
成型铣刀分为内圆弧铣刀、外圆弧铣刀、V形铣刀等，可以钻加工出凹形球穴和凸球形状锥体、锥合等，备有各种形状的刀片包括样板式刀片，对于基本几何形体，一般能做到一刀成型，使如果选用尺寸规格较大的刀片时，应配用进砂罩以利于排砂，图中双点划线部分为进砂型轮廓。
图7直壁式双头砂型镗刀，图中07-01 刀柄； 07-02 刀体；07-03 刀身； 07-04 刀箍；07-05 刀片； 07-06 刀片定位螺栓。
该刀具主要适用于立、卧的镗加工各种形状圆弧孔穴，也可以用做扩孔，该刀具的刀片可根据加工需要更换不同形状刀片。
图8曲壁式双头环柱砂型镗刀，图中08-01 刀柄； 08-02 刀体；08-03 刀身； 08-04 刀箍； 08-05 刀片；08-06 伸缩调整用紧固螺钉；08-07 刀片定位螺钉。
该刀具的刀体(08-02)呈三通管状，刀身(08-03)量直角弯管状，直角刀身(08-03)其中一边的调整部分与刀身(08-02)直臂部分滑配合，用以伸缩的调整和更换刀具的规格和形状，与调整部分相垂直的另一边为切削部分，由刀片定位螺钉(08-07)固定住刀箍(08-04)和刀片(08-05)，可根据需要更换刀片形状或规格，该刀具主要用于加工环状穴和圆柱体，也可以用来加工较大的圆孔或扩孔。
图9直筒式双刃砂型镗刀，图中09-01 刀柄； 09-02 刀箍；09-03 刀片； 09-04 刀片定位螺栓；09-05 刀身。
该刀具用于加工尺寸较小的环状型穴和圆柱体，刀片(09-03)本身不能调整，可根据砂型的尺寸形状来更换刀片。
图10可调式板架镗刀，图中 10-01 刀柄； 10-02 板架定位螺栓；10-03 刀箍； 10-04 竖刀片；10-05 刀板架； 10-06 刀身；10-07 滑槽； 10-08 竖刀片紧固螺钉。
该刀具不能自动排砂，刀具在旋转镗削时，余砂排出型穴，散落在型面上，这时可用压缩空气吹净，但在竖刀片(10-04)刀身(10-06)范围内的余砂将随气流进入空心主轴，即自动排砂。竖刀片(10-04)可以根据需要制成各种规格和形状，包括样板式竖刀片。竖刀片(10-04)可根据需要在刀板架(10-05)上装调成各种角度。
图11砂型钻刀，图中11-01 刀柄； 11-02 刀身紧固螺钉；11-03 刀柄填块； 11-04 刀身；11-05 刀片； 11-06 刀箍；11-07 刀片定位螺栓。
该刀具的竖刃较短，可用于钻深孔型穴和铣削较浅的砂型轮廓和形状。
图12砂型刨刀，图中12-01 刀柄； 12-02 刀身；12-03 进气； 12-04 进砂口；12-05 切削刃。
图13砂型切插刀，图中13-01 刀柄； 13-02 刀身；13-03 切削刃； 13-04 进气口。
砂型切插刀具分为直面切刀、内圆弧切刀、外圆弧切刀、方形切刀、齿形切刀等。图中的切削刃轮廓为方形。
另外还有一种可以用于压制较小的方、圆孔穴或各种字体的砂型压刀，这种刀具的刀身为实心杆柱体，端头可制成要压成的各种形状的模型。
图14～27是备种可更换的刀片形状，使用该砂型机床还可以根据需要将刀具配制系列化，如遇特殊需要时，可随时制作异形刀具。
本发明的铸造砂型机械加工工艺及设备的构思是发明人最早于1958年提出的，并于1972年提出过完整的设计方案，早于日本现有技术资料十年多，面且在技术上比日本现有技术先进。
权利要求
1.一种铸造砂型机械加工工艺，它的成型手段是采用切削造型法，用刀具直接加工出铸造砂型的形状，其特征在于该加工工艺是将铸件图形用投影的方法投射在椿好的坚硬而细致均匀的砂箱或制备泥芯型用的坯块上，采用具有中空主轴和特殊排砂系统功能的砂型加工设备，选配合适的刀具，按照投影的线型进行加工成型，对形状较简单的砂型可直接利用机床本身的坐标系对砂型尺寸和形状进行加工。
2.一种专门用于加工铸造砂型的设备及其辅件，该设备具有一般万能机床所具有的动力、传动、控制三维运动机构及其切削设备，其特征在于其切削主轴为中空结构，并采用了特殊的中空刀具，和与中空主轴相联的抽风排砂系统及铸件形状投影系统。
3.权利要求
2中所述的一种专门用于加工铸造砂型的设备及其辅件，其特征在于该设备可以采用龙门式、天车式、摇臂式和台钻式等结构形式，其切削运动方式可以采用刀具旋转或工具旋转两种形式。
4.权利要求
2中所述的一种专门用于加工铸造砂型的设备及其辅件，其特征在于该设备具有一套位于主机上方的可将铸件形状投射在砂型上的投影仪。
5.权利要求
2、3、4中所述的一种专门用于加工铸造砂型的设备及其辅件，其特征在于具有一套由与设备空心主轴相联的排主管道、卸料器、储砂箱、通风离心机所组成的抽风排砂系统。
6.权利要求
2中所述的铸造砂型的设备及其辅件，其特殊的中空刀具中砂型铣刀的特征在于中空的刀柄上套接着滑配合的管状的刀身，在刀身的外侧开有纵向进砂口，进砂口的外倾侧边为竖刃，该刀具切削部分的最下端其截面呈一类似于阿基米德螺线的涡形，向刀具中心弯曲的横刃可由刀具本身材料制出。
7.权利要求
2中所述的铸造砂型机械加工设备，其特殊中空刀具中的双刃可更换刀头式铣刀特征在于在中空的刀柄上套接着管状刀身，在管状刀身的下部两侧分别开有一用于安装可更换的两刃刀片的窄缝，双刃刀片穿过刀身下部窄缝，并与刀身固定在一起，在刀刃的切削面前端排砂口的刀身侧面上可装有防止积砂的片状进砂罩，在加工大型砂型时，可将刃柄与刀身作成一体。
8.权利要求
2中所述的铸造砂型机械加工设备，其特殊中空刀具中的可更换式砂型成型铣刀特征在于在中空的刀柄上装有可更换的成型铣刀刀片，在刀片的切削刃前方装有与成型铣刀形状相适应的进砂罩。
9.权利要求
2中所述铸造砂型机械加工设备，其特殊中空刀具中的直臂式双头砂型镗刀特征在于该镗刀具有与中空式刀柄相联接的类似三通管状的刀体，在刀体两侧对称的空心管口部分别联接着管状的刀身，在刀身上套有空心的刀箍，在刀箍上装有成型刀片。
10.权利要求
2中所述铸造砂机械加工设备，其特殊中空刀具中的曲臂式双头环柱砂型镗刀特征在于该镗刀具有呈三通管状的刀体，其刀身呈一直角弯管状，并在双侧刀身的下部固定有管状刀箍，在刀箍固定有可更换的刀片，在刀片的切削面前端有一排砂罩。
11.权利要求
2中所述铸造砂型机械加工设备，其特殊中空刀具中的直筒式双刃砂型镗刀特征在于在中空的管状刀柄上固接着较短的管状刀箍，在刀箍上套接着双侧有进砂口窄缝的管状刀身，在刀箍身中间插有片状门型刀片，该刀片具有三面刃口。
12.权利要求
2中所述铸造砂型机械加工设备，其特殊中空刀具中的可调式板架镗刀转征在于在管状的刀柄上联接着较短的圆管状刀箍，在刀架上固定着片状带有滑槽的刀板架，在刀板架的两端对称位置上装有带滑槽的可调整位置的刀片。
13.权利要求
2中所述铸造砂型机械加工设备，其特殊中空刀具中的砂型钻刀特征在于在中空的刀柄内装有一个用于固定较长的管状刀身的刀柄填块，在刀柄填块内固定看较长的管状刀身，在刀身下端有固定在刀身外部的管状刀箍，在管状刀身的下口有片状三面刀片。
14.权利要求
2中所述铸造砂型机械加工设备，其特殊中空刀具中的砂型刨刀特征在于在中空的管状刀柄上装有类似铲状的中空刀身，该刀具的铲状刀头上口较短，下口较长为刀刃，上下口之差形成进砂口，在较长的刃口下部还开有扁槽形的进气口。
15.权利要求
2中所述的铸造砂型机械加工设备，其特殊中空刀具中的砂型切插刀具特征在于在中空的管状刀柄上装有中空成型的切插刀身，刀刃口形状可为直面切刀，内圆弧切刀、外圆弧切刀、方形切刀、齿形切刀等，在靠近刃口的切刀下部开有窄缝形的进气口。
16.权利要求
8、9、10、11、13中所述的可更换刀片刀具的形状可为所示梯形三面刃形状。
17.权利要求
8、9、10、11、13中所述可更换刀片刀具的刀片形状可为双外圆弧状刃面。
18.权利要求
8、9、10、11、13中所述可更换刀片刀具的刀片形状可为凸三角形边刃。
19.权利要求
8、9、10、11、13中所述可更换刀片刀具的刀片形状可为对称双铲式三面刃结构。
20.权利要求
8、9、10、11、13中所述可更换刀片刀具的刀
21.权利要求
8、9、10、11、13中所述可更换刀片刀具的刀片形状为适用于加工内圆弧形状和钻加工半球型穴的凸形半圆弧状刃面。
22权利要求
8、9、10、11、13中所述可更换刀片刀具的刀片形状为适于加工圆锥体的凹三角形刃面。
23.权利要求
8、9、10、11、13中所述可更换刀片刀具的刀片形状为适于加工半球体的凹形内圆弧刃面。
24.权利要求
8、9、10、11、13中所述可更换刀片刀具的刀片形状为适于加工手轮的凸状两段圆弧式刃面。
25.权利要求
8、9、10、11、13中所述可更换刀片刀具的刀片形状为适于加工平直芯头的折边梯形刃面。
26.权利要求
8、9、10、11、13中所可更换刀片刀具的刀片形状为适用于加工冒口的凹弧形刃面。
27.权利要求
13中所述的可更换刀片刀具，刀片形状(十四、④)为适用于钻加工圆芯头的双侧带凸缘的梯形刃面。
28.权利要求
7中所述可更换式铣刀刃片形状可为刀面带一定前倾角的形状。
29.权利要求
9、10、11中所述可更换刀片刀具的刀片形状可为类似四棱台的三面刃面。
30.权利要求
15中所述的刀片刀具的刀片形状可根据实际需要设计成成型系列化刀具。
31.权利要求
2中所述的一种专门用于加工铸造砂型的设备及辅件，其刀具的特征在于刀具为实心杆柱体端头可制成要压成的各种形状或字型。
专利摘要
本发明属于一种用机械加工的方法直接切削加工砂型成型的工艺及设备。它解决了传统铸造工艺中用木模造型生产周期长、成本高的工艺方法，采用机械加工直接制出砂型，并解决了砂型切削刀具和排砂系统的技术难题。它能适用于80％以上的铸件，尤其对于大件小批量或单件生产的铸件，可大大提高效率，节约资金。
文档编号B22C23/00GK85103880SQ85103880
公开日1986年11月19日 申请日期1985年5月12日
发明者陈占海 申请人:陈占海导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan