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無錫CNC醫(yī)療加工廠如何加工醫(yī)療零件的?
10-21-2022
無錫CNC醫(yī)療加工廠如何加工醫(yī)療零件的?


為了充分利用CNC醫(yī)療加工的能力,設(shè)計師必須遵循特定的制造規(guī)則設(shè)計。但這可能是一個挑戰(zhàn),因為不存在特定的行業(yè)標準。在這篇文章中,我們用CNC醫(yī)療加工的最佳設(shè)計實踐匯編了全面的指南。


我們專注于描述現(xiàn)代 CNC醫(yī)療 系統(tǒng)的可行性,而忽略了相關(guān)成本。有關(guān)為 CNC醫(yī)療 設(shè)計高性價比零件的指南,請參閱本文。


CNC醫(yī)療加工


CNC醫(yī)療加工是一種減法加工技術(shù)。在CNC醫(yī)療中,使用各種高速旋轉(zhuǎn)(數(shù)千RPM)的刀具從實體塊中去除材料,以根據(jù)CAD模型生產(chǎn)零件。金屬和塑料都可以CNC醫(yī)療加工。


CNC醫(yī)療加工零件具有高尺寸精度和嚴格的公差。CNC醫(yī)療適用于大批量生產(chǎn)和一次性工作。事實上,CNC醫(yī)療加工是目前生產(chǎn)金屬原型最具成本效益的方法,甚至與3D打印相比也是如此。


CNC醫(yī)療主要設(shè)計限制


CNC醫(yī)療提供了極大的設(shè)計靈活性,但存在某些設(shè)計限制。這些限制與切削過程的基本力學有關(guān),主要與刀具幾何形狀和刀具訪問有關(guān)。


1. 刀具幾何


最常見的CNC醫(yī)療刀具(端銑刀和鉆頭)為圓柱形,切削長度有限。


當材料從工件上移除時,刀具的幾何圖形被轉(zhuǎn)移到加工零件上。這意味著,例如,無論使用多小的刀具,CNC醫(yī)療零件的內(nèi)角始終具有半徑。


2. 工具訪問


為了去除材料,刀具直接從上方接近工件。無法通過這種方式訪問的功能無法進行CNC醫(yī)療加工。


這條規(guī)則有一個例外:咬邊。我們將在后一節(jié)中了解如何在設(shè)計中使用咬邊。


一個好的設(shè)計實踐是將模型的所有特征(孔、空腔、垂直墻等)與6個主要方向之一對齊。將此規(guī)則視為建議,而不是限制,因為5軸CNC醫(yī)療系統(tǒng)提供先進的工件保持能力。


加工具有大深寬比的特征時,刀具訪問也是一個問題。例如,要到達深型腔的底部,需要使用帶有長軸的專用工具。這會降低末端執(zhí)行器的剛度,增加振動并降低可實現(xiàn)的精度。


CNC醫(yī)療專家建議設(shè)計可使用最大可能直徑和最短可能長度的刀具加工的零件。


CNC醫(yī)療設(shè)計規(guī)則


設(shè)計用于CNC醫(yī)療加工的零件時經(jīng)常遇到的一個挑戰(zhàn)是,不存在特定的行業(yè)標準:CNC醫(yī)療機床和工具制造商不斷提高技術(shù)能力,擴大可能的范圍。


下面,我們總結(jié)了CNC醫(yī)療加工零件中遇到的最常見特征的建議值和可行值。


1. 型腔和凹槽


型腔深度推薦:4倍腔寬


端銑刀的切削長度有限(通常為其直徑的3-4倍)。當深寬比較小時,刀具偏轉(zhuǎn)、切屑排出和振動變得更加突出。將空腔的深度限制為其寬度的4倍可確保良好的效果。


如果需要更大的深度,請考慮設(shè)計具有可變型腔深度的零件(示例參見上圖)。


深型腔銑削:深度大于刀具直徑6倍的型腔視為深型腔。使用專用工具可使刀具直徑與型腔深度之比達到30:1(使用直徑為1英寸的端銑刀,最大深度為30 cm)。


2. 內(nèi)邊緣


垂直拐角半徑:推薦? x型腔深度(或更大)


使用內(nèi)角半徑的建議值可確??梢允褂煤线m的直徑工具,并與建議的型腔深度的指南對齊。將拐角半徑稍微增加到建議值以上(例如增加1毫米),允許刀具沿著圓形路徑而不是90°角進行切割。這是首選,因為它可以獲得更高質(zhì)量的表面光潔度。如果需要銳度90°的內(nèi)角,考慮添加T形咬邊,而不是減少角半徑。


底板半徑推薦 0.5毫米、1 毫米或無半徑;任何半徑立都可行


立銑刀的下刃為平刃或略圓刃。其他地板半徑可使用球頭工具加工。使用推薦值是一種良好的設(shè)計實踐,因為這是機械師的首選。


3. 薄壁


最小壁厚推薦:0.8毫米(金屬)、1.5毫米(塑料);0.5毫米(金屬)、1.0毫米(塑料)都可行


減小壁厚會降低材料的剛度,從而增加加工過程中的振動并降低可達到的精度。塑料容易翹曲(由于殘余應(yīng)力)和軟化(由于溫度升高),因此建議使用較大的最小壁厚。


4. 孔


直徑推薦標準鉆頭尺寸;任何大于1毫米的直徑都可行


使用鉆頭或端銑刀加工孔。鉆頭的尺寸標準化(公制和英制單位)。鉸刀和鏜刀用于精加工要求嚴格公差的孔。適用于小于?20 mm,建議使用標準直徑。


最大深度推薦4 x標稱直徑;典型的為10 x標稱直徑;可行的為40 x標稱直徑


非標準直徑的孔必須使用端銑刀加工。在這種情況下,適用最大空腔深度限制,并應(yīng)使用建議的最大深度值。使用專用鉆頭(最小直徑3毫米)加工深度超過典型值的孔。用鉆頭加工的盲孔有一個錐形底板(135°角),而用端銑刀加工的孔是平的。在CNC醫(yī)療加工中,通孔和盲孔之間沒有特別的偏好。


5. 螺紋


螺紋尺寸最小為 M2;推薦為 M6或更大


內(nèi)螺紋用絲錐切削,外螺紋用模具切削。絲錐和模具可用于將螺紋切割到M2。


CNC醫(yī)療螺紋工具很常見,機械師首選,因為它們限制了絲錐斷裂的風險。CNC醫(yī)療螺紋工具可用于將螺紋切割至M6。


螺紋長度最小值為1.5 x標稱直徑;推薦為3 x標稱直徑


施加在螺紋上的大部分載荷由少數(shù)第一個齒承擔(最大為標稱直徑的1.5倍)。因此,不需要超過3倍公稱直徑的螺紋。


對于用絲錐切割的盲孔中的螺紋(即所有小于M6的螺紋),在孔底部添加等于1.5 x標稱直徑的無螺紋長度。


當可以使用 CNC醫(yī)療 螺紋刀具(即螺紋大于M6)時,孔可以貫穿其整個長度。


6. 小特征


最小孔直徑推薦為 2.5毫米(0.1英寸); 0.05毫米(0.005英寸)都可行


大多數(shù)機械車間將能夠使用直徑小于2.5毫米(0.1英寸)的工具精確加工空腔和孔。


低于此限值的任何東西都被視為微加工。加工此類特征(切削過程的物理變化在此范圍內(nèi))需要專用工具(微型鉆頭)和專家知識,因此建議避免使用,除非絕對必要。


7. 公差


標準:±0.125毫米(0.005英寸)


典型:±0.025毫米 (0.001英寸)


可行:± 0.0125毫米(0.0005英寸)


公差定義了可接受尺寸的邊界??蛇_到的公差取決于零件的基本尺寸和幾何形狀。以上數(shù)值是合理的指南。如果未規(guī)定公差,大多數(shù)機器車間將使用標準±0.125毫米(0.005英寸)公差。


8. 文字和刻字


推薦字體大小為20(或更大),5毫米刻字


雕刻文字優(yōu)選浮雕文字,因為去除的材料較少。建議使用大小至少為 20磅的無襯線字體(如 Arial 或 Verdana)。許多CNC醫(yī)療機器都有這些字體的預(yù)編程例程。


機器設(shè)置和零件方向


需要多次設(shè)置的零件示意圖如下:


如前所述,刀具訪問是CNC醫(yī)療加工的主要設(shè)計限制之一。要到達模型的所有表面,必須多次旋轉(zhuǎn)工件。


例如,上面圖像的部分必須總共旋轉(zhuǎn)三次:兩次沿兩個主方向加工孔,第三次進入零件背面。


每當工件旋轉(zhuǎn)時,必須重新校準機器并定義新的坐標系。


在設(shè)計時考慮機器設(shè)置很重要,原因有兩個:


機器設(shè)置的總數(shù)會影響成本。旋轉(zhuǎn)和重新對齊零件需要手動操作,并增加總加工時間。如果零件需要旋轉(zhuǎn)3-4次,這通常是可以接受的,但任何超過此限制的都是多余的。


為了獲得最大的相對位置精度,必須在同一設(shè)置中加工兩個特征。這是因為新的呼叫步驟引入了一個小的(但不可忽略的)錯誤。


五軸CNC醫(yī)療加工


當使用5軸CNC醫(yī)療加工時,可以消除對多臺機器設(shè)置的需要。多軸CNC醫(yī)療加工可以制造具有復(fù)雜幾何形狀的零件,因為它們提供2個額外的旋轉(zhuǎn)軸。


五軸CNC醫(yī)療加工允許刀具始終與切削表面相切??梢宰裱鼜?fù)雜和高效的刀具路徑,從而使零件具有更好的表面光潔度和更低的加工時間。


當然,5軸CNC醫(yī)療也有其局限性?;镜毒邘缀涡螤詈偷毒咴L問限制仍然適用(例如,無法加工具有內(nèi)部幾何形狀的零件)。此外,使用此類系統(tǒng)的成本更高。


設(shè)計底切


底切是無法使用標準切削工具加工的特征,因為它們的某些表面無法從上方直接進入。


有兩種主要類型的底切:T形槽和燕尾榫。底切可以是單面或雙面,并使用專用工具進行加工。


T形槽切削刀具基本上由連接在垂直軸上的水平切削刀片制成。底切的寬度可以在3毫米和40毫米之間變化。建議對寬度使用標準尺寸(即整毫米增量或標準英寸分數(shù)),因為工具更可能已經(jīng)可用。


對于燕尾榫刀具,角度是定義特征尺寸。45°和60°燕尾榫工具視為標準。


設(shè)計內(nèi)壁有底切的零件時,請記住為工具添加足夠的間隙。一個好的經(jīng)驗法則是在機加工壁和任何其他內(nèi)壁之間增加至少等于底切深度4倍的空間。


對于標準刀具,切削直徑與軸直徑之間的典型比率為2:1,限制了切削深度。當需要非標準咬邊時,機械車間通常會自行制造定制底切工具。這會增加交付周期和成本,因此應(yīng)盡可能避免。




內(nèi)壁上的 T 形槽(左)、燕尾槽底切(中)和單側(cè)底切(右)


起草技術(shù)圖紙


請注意,某些設(shè)計規(guī)范不能包含在STEP或IGES文件中。如果您的模型包含以下一項或多項,必須提供2D技術(shù)圖紙:


螺紋孔或軸


有公差的尺寸


特定的表面光潔度要求


CNC醫(yī)療機床操作員須知


經(jīng)驗法則


1. 設(shè)計可使用最大直徑刀具加工的零件。


2. 添加大圓角(至少? x型腔深度)至所有內(nèi)部垂直角。


3. 將空腔的深度限制為其寬度的4倍。


4. 沿六個主要方向之一對齊設(shè)計的主要功能。如果不可能,可選擇5軸CNC醫(yī)療加工。


5. 當您的設(shè)計包括螺紋、公差、表面光潔度規(guī)格或機器操作員的其他注釋時,請隨圖紙?zhí)峤患夹g(shù)圖紙。 





文章出處:精密加工 無錫CNC醫(yī)療加工廠http://m.depontis.com/cn/info_15.aspx?itemid=686