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        骨科行業中常見的三維零件和模具形狀的加工

        2020-04-23 10:33閱讀數:2230

          骨科行業對機械加工零件的要求很高。無論是關節植入物、手術器械、模具或者鍛造,材料都比較復雜,幾何形狀也很復雜,質量標準也是相當高的。此外,這類業務的競爭日益激烈,制造商必須在技術上和生產效率上保持高水準,才能在這個市場生存。

          著名機床制造商牧野機床多年來一直專注于醫療行業,他們在醫療行業常見材料如鈦合金、鈷鉻、不銹鋼以及相關硬質工具鋼的三維加工方面積累了豐富的工藝知識。這里,有一些牧野建對于高難度加工的見解,對于提高生產效率有很大的幫助。

          獲得表面高光潔度

          對于骨科植入物來說,獲得尺寸精度是非常重要的,但最大的挑戰通常是表面的光潔度。因此,加工后的手工加工仍然需要帶磨削,拋光和拋光,而且加工起來很費時間。完成單一的部分,可能就需要45分鐘。然而,目前沒有一種實際的加工工藝可以避免手工加工這些零件的需要,但是高性能的機器和穩定的加工工藝也可以大幅度縮短加工時間和加工周期。

          具體是怎么做到的?通過結合工程切削參數和正確的刀具路徑策略,我們可以改善表面質量。舉個例子,在一個以性能為基礎的加工中心里,把一個25 Ra表面精加工到一個32 Ra,可以減少50%的股骨種植周期時間,提供一致的、可預測的結果。通過精確和可預測的表面光潔度,最終用戶可以開發更有效和更有效的二次光潔度過程,最終減少多達50%的這些操作。

          為了找到機器時間和加工時間的最佳點,牧野的應用工程師已經制定了相關策略。他們首先考慮所需的輸出表面光潔度,然后創建相應的加工參數。當然,任何機器設備都可以做到這一點。但是,要使整個加工過程更為高效,就必須采用加工技術,這種技術在長時間的加工過程中會非??焖?、準確和穩定,這樣就可以減少精加工,而不必在加工時間上付出太大的代價。

          給出五軸加工的方法

          在骨科行業中常見的三維零件和模具形狀的加工,基本上都需要五軸加工。這可以通過3+2配置的傾斜/旋轉工作臺的三軸磨機來實現,但與完全集成的五軸機器相比,通常會犧牲速度、表面光潔度和精度。

          通常在好的雙軸輔助表上,你可能會看到定位精度±3-5弧/秒和30到50 rpm的速度。牧野DA300五軸加工中心在醫療行業應用廣泛,其傾斜/軸頸工作臺采用直接驅動伺服技術,定位精度和可重復性達到±2弧/秒,旋轉軸精度為±1弧/秒。以X-Y-Z軸為基準,可達1968 ipm,轉速為20,000轉/分的主軸,為高速3D加工提供更強大的平臺。

          能夠快速精準地將工具進給和鉸接到工件上,也便于我們更有效地使用切削工具。同時在進行五軸加工時,可以在三維工件表面上保持恒定的刀具矢量,而球頭立銑刀不應該是垂直的。當我們把球磨機垂直于工件表面時,你實際上就是在以零轉/分的速度拖動刀具的尖端,這就很難是一個有效的切割過程。

          將工具相對于表面傾斜,可以有效地利用工具的有效凹槽長度,有效增加刀具的表面進尺,并能將金屬去除率提高到40-50%,依舊能夠產生更好的表面磨光和共混物。

          同樣重要的一點是,不要在工具的質量上精打細算。精密研磨工具產生更少的振動,以產生更好的表面,并持續更長的時間。工具架對于最小化刀具跳動也非常重要,這也會降低刀具的使用壽命和加工質量。高速加工這些高難度的材料,收縮配合可能不是強制性的,但它是推薦的。

          三維加工的關鍵數控功能

          正是這種剛性、速度、精度和更自由的切割動作的組合起來,使加工過程能夠更有效地生成表面共混和匹配,大大減少了周期時間和加工后的精加工工作。然而,增加的加工速度和多軸的運動自由度,又產生了兩個全新的問題。如何在高進給速度下,降低工具碰撞的風險?如何管理工具路徑,從而實現您認為在CAM中編程的高質量表面?牧野解決這些問題與額外的軟件功能,可以在他們的Pro 6控制:

          碰撞安全防護(CSG) -由于主軸和工件在五軸環境中運動的動態性,意外的刀具、工件和夾具碰撞,是很危險的。因此,建議在諸如CGTech的Vericut之類的應用程序中,對部件程序進行完整的實體模型模擬。牧野的特有碰撞安全防護(CSG),采取進一步的模型,復制完整的模擬在機器控制,還在設備上結合了工件和刀具偏移和其他物理設置的變化。實際的工件、夾具和工具特征(長度和直徑)可以通過自動探測程序容易地發現。接下來,軟件在部分程序中向前看,當檢測到碰撞點時,它就會在碰撞發生前關閉設備。

          SGI光潔度-有各種因素會破壞工件的表面光潔度,如:殘留、軸過沖/欠沖、軸突然停止和反轉、振動等。牧野的超級幾何智能(SGI.5)軟件通過提供最佳的進料來緩解上述情況,生成更高質量的表面,同時減少了周期時間。

          SGI可以根據弦公差、塊長、點數、前瞻和m代碼的混合來保持高的進給速度,建立公差來保持進給速度,即使在刀具路徑發生突然的方向改變,也是如此。不必為最壞的情況編寫程序,你可以建立一個更快的饋送率,控制將自動補償角落或交叉可能危及切割的準確性。再者,在使用高進給銑削技術的應用程序中,這種能力將更好地確保實際的刀具路徑,以編程的進給速度保持。 來源:經機網

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