专利名称：一种基于双加工主轴的砂型铣削方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于铸造和数控加工的交叉技术领域，具体涉及一种基于双加工主轴的砂型铣削 方法及其装置。
背景技术：
铸造可以制造出复杂零件，是金属成形的一种最主要加工方法。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、小批量铸件的需求越来越多，单件、 小批量尤其是大型铸件的砂型制造工艺生产要求生产周期短，制造手段更加具有柔性。然而 我国绝大部分厂家仍沿用传统的木模翻砂工艺，不仅制造周期长，生产成本高，而且资源消 耗大。
目前，铸型的生产方式有三种传统砂型制造、快速成形砂型制造和基于数控机床的砂 型加工。传统砂型制造需要根据铸件加工木模，再进行砂箱翻砂得到铸造砂型。快速成形砂 型制造应用的是基于离散-堆积成形原理，其基本过程如下首先将砂型的数字模型按Z向 分层形成一系列的层片；再根据层片轮廓信息，每铺一层型砂选择性的喷射黏结剂或者进行 激光烧结；层层堆积，形成三维砂型。基于数控机床的砂型加工都是采用单主轴即一把加工 刀头进行砂型铣削。.
传统木模砂型制造适于大批量铸件的生产，由于木模加工周期长、成本高，难以制造出 高精度、表面质量好的铸型，不能满足单件、小批量的加工要求。利用快速成形技术制造砂 型存在以下不足逐层加工，加工效率低，不适于大型铸型的加工；粘结剂或激光烧结将砂 粒粘结在一起形成内表面密实的铸型，透气性差，铸件容易产生缺陷；分层加工，在加工一 些复杂面时会产生台阶效应。采用单主轴数控机床进行砂型切削存在以下不足对于大型砂 型的铣削加工效率不高。
发明内容
针对现有铸型制造技术的不足，本发明提出了一种基于双加工主轴的砂型铣削方法及 其装置，该方法可以不用模具，能够制造出各种形状的铸件砂型，具有更大的加工范围和 更高的加工效率，适用于大型砂型的单件小批量的加工制造。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是 一种基于双加工主轴的砂型铣削方法，该
方法包括如下步骤
a) 根据铸件图，构建零件三维实体模型，并根据实体模型反推出铸型型腔；
b) 根据加工砂型的大小和数量进行刀具选择、路径规划和切削参数设置； C)生成NC代码；
d) 将预先固化成形的砂型固定在工作台上；
e) 根据驱动代码控制双主轴机床进行砂型铣削加工；
f) 对加工完的砂型进行后处理。
所述的步骤e中，在采用双主轴机床进行砂型铣削加工的过程中，打开压縮空气阀门，
利用刀头附近安装的喷嘴喷出压縮空气，来清理刀头附近的废砂。
本发明还提供了一种实施基于双加工主轴的砂型铣削方法所使用的装置，包括一带 有加工平台的床身，所述的床身上设有导轨，所述的导轨上设有横梁，所述的横梁上设有
左、右滑动架，所述的左、右滑动架上分别设有能够上下移动的z轴，所述的z轴上固定
有加工主轴，所述的加工主轴下面安装有刀头。
所述的刀头附近设有排砂装置，所述的排砂装置包括安装在刀头附近、对准刀头位置 设有喷嘴，所述的喷嘴通过气管与阀门和气泵相连，所述的喷嘴通过支架固定在加工主轴 箱上。
本发明能够直接对大型砂块进行铣削或者同时对两个砂型进行加工，为解决大型砂型 的制造问题提供了更加先进、更加高效的手段，具有更大的加工范围和更高的加工效率， 特别适用于大型砂型的单件小批量的加工制造。
本发明基于工业机器人的砂型铣削方法与现有铸型传统制造方法、快速成形制造方法 和数控机床铣削方法相比具有以下优点-
1. 与传统工艺相比，本方法省去了木模制造环节；
2. 与快速成形制造方法相比，可以实现高速切削；
3. 与单主轴数控机床铣削方法相比，加工过程中可以实现双主轴协调加工，加工大型 砂型时效率可以大幅提高。
本发明在刀头附近设有排砂装置，可以实现随切随吹，及时将废砂转移，减少残留在 模型表面的砂粒对模型精度的影响和对刀具的磨损，提高铸型表面精度和刀具使用寿命。
图1为本发明基于双加工主轴进行砂型铣削方法所使用装置的示意图。
图中l加工平台，2床身，3导轨，4横梁，5左滑动架，6z轴，7右滑动架，8砂
型，9气管，IO支架，ll喷嘴，12加工主轴，13刀头。
具体实施例方式
下面结合附图和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， 一带有加工平台1的床身2，加工平台1上固定有砂型8，床身2上设有导 轨3，导轨3上设有横梁4，横梁4可沿床身2上的导轨3进行X轴方向移动，横梁4上设 有左、右滑动架5、 7，左滑动架5和右滑动架7可沿横梁4上导轨分别进行Y方向移动， 左、右滑动架5、 7上分别设有可上下移动的z轴6，加工主轴12固定于z轴6上，加工主 轴12可随z轴6沿左、右滑动架5、 7上下移动，加工主轴12下面安装有刀头13。刀头 13附近设有排砂装置，排砂装置包括安装在刀头附近、对准刀头位置设有喷嘴ll，喷嘴ll 通过气管9与阀门和气泵相连，喷嘴11通过支架10固定在加工主轴12箱体上。
一种基于双加工主轴的砂型铣削方法，该方法包括如下步骤
(1) 根据铸件图，利用三维软件建立零件的三维实体模型，并根据实体模型反推出需 要切削的铸型形腔；
(2) 根据铸件的性能要求，选用粒度为70、 IOO目的原砂、粘结剂、硬化剂、添加剂 等混制出待用的型砂，将混好的型砂填入型砂砂箱中固化成形为砂型；
(3) 将装有砂型的型砂砂箱安装在工作台上；
(4) 根据加工的砂型内腔形状和特点，将铸型分成左右两部分，分别选择左右刀具、 铣削路径规划和加工参数设定，铣削路径规划可以根据大型铸型的对称性、反对称性等特 点同时进行左右两侧的加工；
(5) 根据加工路径生成机床可识别的NC代码；
(6) 根据驱动代码控制双加工主轴协调运动进行砂型铣削加工；
(7) 在加工过程中喷嘴喷出压縮空气及时将刀头加工出的废砂排除；
(8) 对加工完的砂型进行后处理。
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
1.一种基于双加工主轴的砂型铣削方法，其特征在于，该方法包括如下步骤a)根据铸件图，构建零件三维实体模型，并根据实体模型反推出铸型型腔；b)根据加工砂型的大小和数量进行刀具选择、路径规划和切削参数设置；c)根据加工路径生成机床能够识别的NC代码；d)将预先固化成形的砂型固定在工作台上；e)根据驱动代码控制双主轴机床进行砂型铣削加工；f)对加工完的砂型进行后处理。
2. 根据权利要求1所述的基于双加工主轴的砂型铣削方法，其特征在于，所述的步骤 e中，在采用双主轴机床进行砂型铣削加工的过程中，打开压縮空气阀门，利用刀头附近安 装的喷嘴喷出压縮空气，来清理刀头附近的废砂。
3. —种实施如权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括一带有加工平台的床身， 所述的床身上设有导轨，所述的导轨上设有横梁，所述的横梁上设有左、右滑动架，所述 的左、右滑动架上分别设有能够上下移动的z轴，所述的z轴上固定有加工主轴，所述的 加工主轴下面安装有刀头。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的刀头附近设有排砂装置，所述的 排砂装置包括安装在刀头附近、对准刀头位置设有喷嘴，所述的喷嘴通过气管与阀门和气 泵相连，所述的喷嘴通过支架固定在加工主轴箱上。
全文摘要
本发明公开了一种基于双加工主轴的砂型铣削方法及其装置，该方法包括如下步骤根据铸件图，构建零件三维实体模型，并根据实体模型反推出铸型型腔；根据加工砂型的大小和数量进行刀具选择、路径规划和切削参数设置；生成NC代码；将预先固化成形的砂型固定在工作台上；根据驱动代码控制双主轴机床进行砂型铣削加工；对加工完的砂型进行后处理。所使用的装置，包括一带有加工平台的床身，床身上设有导轨，导轨上设有横梁，横梁上设有左、右滑动架，左、右滑动架上分别设有可上下移动的z轴，z轴上固定有加工主轴，加工主轴下面安装有刀头。本发明加工方法具有更大的加工范围和更高的加工效率，特别适用于大型砂型的单件小批量的加工制造。
文档编号B22C9/02GK101367113SQ20081022276
公开日2009年2月18日 申请日期2008年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者丰 刘, 单忠德, 曹宇飞 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心