專利名稱：小型三維人像薄殼蠟?zāi)５臋C(jī)械加工和脫模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于立體實(shí)物模型的加工制作領(lǐng)域，涉及一種利用數(shù)控機(jī)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(qǐng)?zhí)枮?4103620.0的中國專利申請(qǐng)文件中，本發(fā)明設(shè)計(jì)者之一曾披露了一種可在很短時(shí)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(jī)床加工薄殼蠟制模(蠟基模料坯或松香基模料坯)進(jìn)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(duì)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?yàn)樘厥庑枰?，必須要用機(jī)床對(duì)上述蠟?zāi)＿M(jìn)行機(jī)械切削。而在實(shí)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睿捎谟脕碇谱魅讼竦谋は災(zāi)Ｖ破繁緛砑庸ち烤土舻煤苌?，這樣就不可能高強(qiáng)度大走刀量地對(duì)臘模制品進(jìn)行切削，也無法進(jìn)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(diǎn)和強(qiáng)度都很低且粘性很大，使用常規(guī)機(jī)床夾具無法夾持，而如采用整體骨架加強(qiáng)，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(jī)械加工和脫殼方法。
做為用以實(shí)現(xiàn)上述目的技術(shù)解決方案，本發(fā)明設(shè)計(jì)者提出用組合式熱刀裝置進(jìn)行機(jī)械切削的方法，該方法的要點(diǎn)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(jī)床切削蠟?zāi)５牡毒?，這種刀具在切削材料時(shí)，不僅有刀刃對(duì)材料的機(jī)械切削機(jī)理，而且由于熱刀上帶有適當(dāng)?shù)母邷?，?duì)蠟制品還有著熱熔加工的機(jī)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(shí)地吸附排除。另外，本發(fā)明設(shè)計(jì)者還對(duì)被用于進(jìn)行切削加工的薄殼蠟?zāi)５慕Y(jié)構(gòu)做出了改進(jìn)，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)?，?shí)際制像過程中，前者經(jīng)加工后無須脫模即可直接進(jìn)入溶模工藝，后者的脫模過程則非常簡(jiǎn)單。
以下將結(jié)合附圖對(duì)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(fù)壓機(jī)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(shí)間保持較好機(jī)械強(qiáng)度和硬度的材料如銅合金或銀合金材料制成，它可以為實(shí)心管狀或空心管狀，組裝時(shí)將它通過一個(gè)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(gè)其上連通負(fù)壓機(jī)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(jìn)口。在刀體外殼5的前部設(shè)有一個(gè)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(jī)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(dāng)熱刀1達(dá)到適當(dāng)溫度(約80℃)后，啟動(dòng)冷卻腔7和負(fù)壓機(jī)。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(dāng)負(fù)壓機(jī)被開啟后，從負(fù)壓機(jī)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(fù)壓。這樣在熱刀1對(duì)溶點(diǎn)較低的薄殼蠟?zāi)＿M(jìn)行加工時(shí)，被切削和熱溶的蠟屑就會(huì)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(dá)到使進(jìn)入負(fù)壓機(jī)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(jī)械加工后進(jìn)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)?，其二為空腔骨架式薄殼蠟?zāi)?，它們分別如圖2和圖3所示。
型砂芯式薄殼蠟?zāi)＞哂幸粋€(gè)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(qiáng)度，夾持棒15由具有一定強(qiáng)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(dāng)采用組合式熱刀裝置對(duì)人像薄殼蠟?zāi)＿M(jìn)行加工時(shí)，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(jìn)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€(gè)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(qiáng)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(gè)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(shí)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(huì)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纯墒怪M(jìn)入精鑄工序。
權(quán)利要求
1.一種利用數(shù)控機(jī)床加工小型三維人像薄殼蠟?zāi)５姆椒ǎ涮卣髟谟谝砸环N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(jī)床切削蠟?zāi)５牡毒?，在切削和熱溶加工人像薄殼蠟?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(fù)壓機(jī)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(gè)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(gè)其上連通負(fù)壓機(jī)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(jìn)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)＃涮卣髟谟诰哂幸粋€(gè)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(gè)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(gè)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(jìn)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(jī)床加工小型三維人像薄殼蠟?zāi)５姆椒ā２捎靡环N其上帶有高溫?zé)岬肚覂?nèi)設(shè)有引流腔和集蠟瓶的組合式熱刀裝置作為機(jī)床切削刀具，在切削加工薄殼蠟?zāi)r(shí)，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(duì)被用于加工的薄殼蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)做出改進(jìn)，提出型砂芯式和空腔骨架式兩種薄殼蠟?zāi)?，?shí)際制像過程中，前者經(jīng)加工后無須脫模即可直接進(jìn)入熔模工藝，后者的脫模過程則非常簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B22C7/02GK1144726SQ95113739
公開日1997年3月12日 申請(qǐng)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(qǐng)人:李建利