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骨科行业中常见的三维零件和模具形状的加工
2020-04-22 15:57:32 来源:机经网 作者:【 】 浏览:0次 评论:0

  骨科行业对机械加工零件的要求很高。无论是关节植入物、手术器械、模具或者锻造,材料都比较复杂,几何形状也很复杂,质量标准也是相当高的。此外,这类业务的竞争日益激烈,制造商必须在技术上和生产效率上保持高水准,才能在这个市场生存。

  著名机床制造商牧野机床多年来一直专注于医疗行业,他们在医疗行业常见材料如钛合金、钴铬、不锈钢以及相关硬质工具钢的三维加工方面积累了丰富的工艺知识。这里,有一些牧野建对于高难度加工的见解,对于提高生产效率有很大的帮助。

  获得表面高光洁度

  对于骨科植入物来说,获得尺寸精度是非常重要的,但最大的挑战通常是表面的光洁度。因此,加工后的手工加工仍然需要带磨削,抛光和抛光,而且加工起来很费时间。完成单一的部分,可能就需要45分钟。然而,目前没有一种实际的加工工艺可以避免手工加工这些零件的需要,但是高性能的机器和稳定的加工工艺也可以大幅度缩短加工时间和加工周期。

  具体是怎么做到的?通过结合工程切削参数和正确的刀具路径策略,我们可以改善表面质量。举个例子,在一个以性能为基础的加工中心里,把一个25 Ra表面精加工到一个32 Ra,可以减少50%的股骨种植周期时间,提供一致的、可预测的结果。通过精确和可预测的表面光洁度,最终用户可以开发更有效和更有效的二次光洁度过程,最终减少多达50%的这些操作。

  为了找到机器时间和加工时间的最佳点,牧野的应用工程师已经制定了相关策略。他们首先考虑所需的输出表面光洁度,然后创建相应的加工参数。当然,任何机器设备都可以做到这一点。但是,要使整个加工过程更为高效,就必须采用加工技术,这种技术在长时间的加工过程中会非常快速、准确和稳定,这样就可以减少精加工,而不必在加工时间上付出太大的代价。

  给出五轴加工的方法

  在骨科行业中常见的三维零件和模具形状的加工,基本上都需要五轴加工。这可以通过3+2配置的倾斜/旋转工作台的三轴磨机来实现,但与完全集成的五轴机器相比,通常会牺牲速度、表面光洁度和精度。

  通常在好的双轴辅助表上,你可能会看到定位精度±3-5弧/秒和30到50 rpm的速度。牧野DA300五轴加工中心在医疗行业应用广泛,其倾斜/轴颈工作台采用直接驱动伺服技术,定位精度和可重复性达到±2弧/秒,旋转轴精度为±1弧/秒。以X-Y-Z轴为基准,可达1968 ipm,转速为20,000转/分的主轴,为高速3D加工提供更强大的平台。

  能够快速精准地将工具进给和铰接到工件上,也便于我们更有效地使用切削工具。同时在进行五轴加工时,可以在三维工件表面上保持恒定的刀具矢量,而球头立铣刀不应该是垂直的。当我们把球磨机垂直于工件表面时,你实际上就是在以零转/分的速度拖动刀具的尖端,这就很难是一个有效的切割过程。

  将工具相对于表面倾斜,可以有效地利用工具的有效凹槽长度,有效增加刀具的表面进尺,并能将金属去除率提高到40-50%,依旧能够产生更好的表面磨光和共混物。

  同样重要的一点是,不要在工具的质量上精打细算。精密研磨工具产生更少的振动,以产生更好的表面,并持续更长的时间。工具架对于最小化刀具跳动也非常重要,这也会降低刀具的使用寿命和加工质量。高速加工这些高难度的材料,收缩配合可能不是强制性的,但它是推荐的。

  三维加工的关键数控功能

  正是这种刚性、速度、精度和更自由的切割动作的组合起来,使加工过程能够更有效地生成表面共混和匹配,大大减少了周期时间和加工后的精加工工作。然而,增加的加工速度和多轴的运动自由度,又产生了两个全新的问题。如何在高进给速度下,降低工具碰撞的风险?如何管理工具路径,从而实现您认为在CAM中编程的高质量表面?牧野解决这些问题与额外的软件功能,可以在他们的Pro 6控制:

  碰撞安全防护(CSG) -由于主轴和工件在五轴环境中运动的动态性,意外的刀具、工件和夹具碰撞,是很危险的。因此,建议在诸如CGTech的Vericut之类的应用程序中,对部件程序进行完整的实体模型模拟。牧野的特有碰撞安全防护(CSG),采取进一步的模型,复制完整的模拟在机器控制,还在设备上结合了工件和刀具偏移和其他物理设置的变化。实际的工件、夹具和工具特征(长度和直径)可以通过自动探测程序容易地发现。接下来,软件在部分程序中向前看,当检测到碰撞点时,它就会在碰撞发生前关闭设备。

  SGI光洁度-有各种因素会破坏工件的表面光洁度,如:残留、轴过冲/欠冲、轴突然停止和反转、振动等。牧野的超级几何智能(SGI.5)软件通过提供最佳的进料来缓解上述情况,生成更高质量的表面,同时减少了周期时间。

  SGI可以根据弦公差、块长、点数、前瞻和m代码的混合来保持高的进给速度,建立公差来保持进给速度,即使在刀具路径发生突然的方向改变,也是如此。不必为最坏的情况编写程序,你可以建立一个更快的馈送率,控制将自动补偿角落或交叉可能危及切割的准确性。再者,在使用高进给铣削技术的应用程序中,这种能力将更好地确保实际的刀具路径,以编程的进给速度保持。


 

 

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关键字:骨科 行业 常见 三维 零件 模具 形状 加工 责任编辑:XZ001

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