專利名稱：小型三維人像薄殼蠟?zāi)５臋C械加工和脫模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于立體實物模型的加工制作領(lǐng)域，涉及一種利用數(shù)控機床加工小型三維人像薄殼蠟?zāi)５姆椒ㄒ约凹庸ず笙炛票さ拿撃７椒ā?br> 在申請?zhí)枮?4103620.0的中國專利申請文件中，本發(fā)明設(shè)計者之一曾披露了一種可在很短時間內(nèi)根據(jù)普通顧客體貌形態(tài)特征快速逼真地復(fù)制出該顧客立體肖像的三維人像速成制作方法。在此方法中，根據(jù)顧客所做的環(huán)體多側(cè)面攝像的信息，利用數(shù)控機床加工薄殼蠟制模(蠟基模料坯或松香基模料坯)進而使之成為精鑄所必需的精鑄模型是一步重要的工藝過程。在普通的精密鑄造工藝中，對蠟基?；蛩上慊５某尚?，一般采用的都是模具成型或手工成型，而在小型三維人像的速成制作工藝中，因為特殊需要，必須要用機床對上述蠟?zāi)＿M行機械切削。而在實際制作過程中，為了降低成本，精鑄的人物造型或其它藝術(shù)品基本都是空腔結(jié)構(gòu)，這就要求精鑄的蠟?zāi)楸?，由于用來制作人像的薄殼蠟?zāi)Ｖ破繁緛砑庸ち烤土舻煤苌伲@樣就不可能高強度大走刀量地對臘模制品進行切削，也無法進行有效的蠟屑排除并保證蠟制品加工精度。另外，由于薄殼蠟?zāi)５娜埸c和強度都很低且粘性很大，使用常規(guī)機床夾具無法夾持，而如采用整體骨架加強，其脫模問題又不好解決。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種適合于小型三維入像制作工藝的薄殼蠟?zāi)５臋C械加工和脫殼方法。
做為用以實現(xiàn)上述目的技術(shù)解決方案，本發(fā)明設(shè)計者提出用組合式熱刀裝置進行機械切削的方法，該方法的要點是以一種其上帶有高溫切削刃(熱刀)且內(nèi)設(shè)有引流腔和集蠟瓶的組合式熱刀裝置作為機床切削蠟?zāi)５牡毒撸@種刀具在切削材料時，不僅有刀刃對材料的機械切削機理，而且由于熱刀上帶有適當?shù)母邷?，對蠟制品還有著熱熔加工的機理。這樣，在切削和熱溶加工人像薄殼蠟?zāi)５倪^程中，熱刀走刀后可將粘結(jié)在切削刃上的蠟屑熔化，并使熔后的蠟液經(jīng)引流腔被收集入集蠟瓶中，以便被及時地吸附排除。另外，本發(fā)明設(shè)計者還對被用于進行切削加工的薄殼蠟?zāi)５慕Y(jié)構(gòu)做出了改進，提出了型砂芯式薄殼蠟?zāi)：涂涨还羌苁奖は災(zāi)煞N結(jié)構(gòu)形式的薄殼蠟?zāi)?，實際制像過程中，前者經(jīng)加工后無須脫模即可直接進入溶模工藝，后者的脫模過程則非常簡單。
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容加以敘述。


圖1是切削用組合式熱刀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是被加工用型砂芯式薄殼蠟?zāi)５慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是被加工用空腔骨架式薄殼蠟?zāi)さ慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，本發(fā)明所述的組合式熱刀裝置由刀體外殼5、熱刀1、加熱元件4、熱載體3、引流腔8、集蠟瓶9、負壓機管道10構(gòu)成。熱刀裝置中的加熱元件4與電源線12及熱電偶自控連接線13連接。熱載體3由導(dǎo)熱性能良好的金屬材料制成，它套設(shè)在加熱元件4之外，能夠很快地將加熱元件4產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)給熱刀1。熱刀1由導(dǎo)熱系數(shù)高且能在一定高溫下長時間保持較好機械強度和硬度的材料如銅合金或銀合金材料制成，它可以為實心管狀或空心管狀，組裝時將它通過一個刃套2裝在熱載體3上。刀體外殼5罩套于刃套2與熱載體3外，在外殼5后部裝設(shè)有一個其上連通負壓機管道10的集蠟瓶9，在熱載體3與刀體外殼5之間通過絕熱墊6隔設(shè)出蠟液引流腔8，引流腔8的始端起自刃套2通口，末端終于集蠟瓶9進口。在刀體外殼5的前部設(shè)有一個冷卻水腔7，其作用是屏蔽熱刀體上除熱刀1外的其它各部分所產(chǎn)生的熱量。
該組合式熱刀用于加工薄殼蠟?zāi)２牧系墓ぷ鳈C理是這樣的電源線12給加熱元件4輸入電流，使之發(fā)熱。加熱元件4又通過熱載體3間接加熱了熱刀1。在加熱的過程中，由于在熱載體3中安裝有熱電偶并通過熱電偶自控傳感導(dǎo)線13輸送至熱控系統(tǒng)，因而熱載體3的溫度便被控制在一定的范圍內(nèi)，即間接控制了熱刀1的熱溶加工溫度。當熱刀1達到適當溫度(約80℃)后，啟動冷卻腔7和負壓機。由于熱刀裝置內(nèi)腔中除了熱刀1和刃套2之間的空隙與外界大氣直接連通外，其余各部位均由耐熱密封墊11予以密封，于是當負壓機被開啟后，從負壓機連接管道10到集蠟瓶9及至引流腔8內(nèi)便產(chǎn)生一定負壓。這樣在熱刀1對溶點較低的薄殼蠟?zāi)＿M行加工時，被切削和熱溶的蠟屑就會變成液態(tài)蠟順熱刀1和刀套2之間的空隙經(jīng)引流腔8被直接吸入到集蠟瓶9內(nèi)。在集蠟瓶9上部安裝有可方便拆卸的冷凝腔14，可將被熱刀1和熱載體3加熱蒸發(fā)過的蠟蒸汽回收，達到使進入負壓機內(nèi)的空氣凈化的目的。
為使被加工后的人像薄殼蠟?zāi)Ｄ軌蜻m應(yīng)機械加工后進入精鑄工藝程序，本發(fā)明提出兩種具有新型結(jié)構(gòu)的薄殼蠟?zāi)?，其一為型砂芯式薄殼蠟?zāi)＃涠榭涨还羌苁奖は災(zāi)?，它們分別如圖2和圖3所示。
型砂芯式薄殼蠟?zāi)＞哂幸粋€后部插設(shè)夾持棒15的型砂芯16，該型砂芯16的質(zhì)地干燥并有一定強度，夾持棒15由具有一定強度且膨脹系數(shù)適中的材料制成，在型砂芯16外表面浸包有非常薄的且具有多層及不同顏色的薄蠟殼17。當采用組合式熱刀裝置對人像薄殼蠟?zāi)＿M行加工時，由于薄蠟殼由多層異色蠟浸滲而成，因而在加工中可以很直觀地看出被加工的薄殼蠟?zāi)８鞑糠值幕竞穸惹闆r。經(jīng)加工過后的薄殼蠟?zāi)？芍苯舆M入溶模工序。在精鑄工藝中，薄殼蠟?zāi)Ｖ械男蜕靶?6也可直接做為砂芯鑄造。
空腔骨架式薄殼蠟?zāi)＞哂幸粋€后部插設(shè)有中空夾持棒15的金屬空腔骨架18，骨架18由具有一定強度且導(dǎo)熱性好的金屬材料制成，在骨架18上需做蠟殼脫模的部位處開有多個小孔或小槽19，在骨架18外表面浸包有薄蠟殼17。該蠟?zāi)Ｖ袏A持棒15的形狀與圖2形狀有所不同，是管狀。采用這種結(jié)構(gòu)形式的蠟?zāi)Ｔ诩庸ず蟊容^易于脫模，其方式是先將加工過的整體薄殼蠟?zāi)＝菰跍囟容^低的冷卻液中，通過夾持棒15中空管通道向空腔骨架18內(nèi)注入具有一定壓力且溫度至少為60℃的液體或氣體，使附著在骨架18表面的蠟殼有極淺薄的一層溶解，同時附著在骨架18上所開的小孔或小槽19中的蠟也很快熔化，這樣，在壓力熱液體或氣體作用下，薄蠟殼17就會按加工者的要求全部或部分脫離骨架18。最后，經(jīng)加工者將脫殼后的薄殼蠟?zāi)Ｉ约有拚?，即可使之進入精鑄工序。
權(quán)利要求
1.一種利用數(shù)控機床加工小型三維人像薄殼蠟?zāi)５姆椒?，其特征在于以一種其上帶有高溫切削刃且內(nèi)設(shè)有引流腔和集蠟瓶的組合式熱刀裝置作為機床切削蠟?zāi)５牡毒撸谇邢骱蜔崛芗庸と讼癖は災(zāi)５倪^程中，熱刀走刀后將粘結(jié)在切削刃上的蠟屑熔化，并使熔后的蠟液經(jīng)引流腔收集入集蠟瓶中。
2.專用于權(quán)利要求1所述加工方法的組合式熱刀裝置，其特征在于它由刀體外殼(5)、熱刀(1)、加熱元件(4)、熱載體(3)、引流腔(8)、集蠟瓶(9)、負壓機管道(10)構(gòu)成，其中加熱元件(4)與電源線(12)及熱電偶自控連接線(13)連接，熱載體(3)套設(shè)在加熱元件(4)之外，熱刀(1)通過一個刃套(2)裝在熱載體(3)上，刀體外殼5罩套于刃套(2)與熱載體(3)外，在外殼(5)后部裝設(shè)有一個其上連通負壓機管道(10)的集蠟瓶(9)，在熱載體(3)與刀體外殼(5)之間通過絕熱墊(6)隔設(shè)出蠟液引流腔(8)，引流腔(8)的始端起自刃套(2)通口，末端終于集蠟瓶(9)進口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式熱刀裝置，其特征是熱刀(1)為空心管狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述加工方法并用于供權(quán)利要求2所述熱刀裝置加工的三維人像薄殼蠟?zāi)?，其特征在于具有一個后部插設(shè)夾持棒(15)的型砂芯(16)，在型砂芯(16)外表面浸包有薄蠟殼(17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述加工方法并用于供權(quán)利要求2所述熱刀裝置加工的三維人像薄殼蠟?zāi)?，其特征在于具有一個后部插設(shè)中空夾持棒(15)的金屬空腔骨架(18)，在骨架(18)上需做蠟殼脫模的部位處開有多個小孔或小槽(19)，在骨架(18)外表面浸包有薄蠟殼(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述蠟?zāi)＿M行蠟殼脫模的方法，其特征是將加工過的薄殼蠟?zāi)＝菰诶鋮s液中，通過夾持棒(15)中空管道向空腔骨架(18)內(nèi)注入具有一定壓力的溫度至少為60℃的液體或氣體，使附著在骨架(18)表面的薄蠟殼(17)脫模。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用數(shù)控機床加工小型三維人像薄殼蠟?zāi)５姆椒?。采用一種其上帶有高溫熱刀且內(nèi)設(shè)有引流腔和集蠟瓶的組合式熱刀裝置作為機床切削刀具，在切削加工薄殼蠟?zāi)r，熱刀走刀后將粘結(jié)在刀刃上的蠟屑熔化，并使熔后的蠟液經(jīng)引流腔收集入集蠟瓶中。本發(fā)明還對被用于加工的薄殼蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)做出改進，提出型砂芯式和空腔骨架式兩種薄殼蠟?zāi)＃瑢嶋H制像過程中，前者經(jīng)加工后無須脫模即可直接進入熔模工藝，后者的脫模過程則非常簡單。
文檔編號B22C7/02GK1144726SQ95113739
公開日1997年3月12日 申請日期1995年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月6日
發(fā)明者李建利, 宣基京 申請人:李建利