無錫CNC醫療加工廠如何（hé）加工醫療零件（jiàn）的？


為了充分利用（yòng）CNC醫療加工的能力，設計師必須遵循特定的製造規則設計（jì）。但這可能是一個挑戰，因為不存在特定的行業標準。在（zài）這篇文章中，我們（men）用CNC醫療加工的最佳設計實踐匯（huì）編了（le）全（quán）麵的指南。


我們專（zhuān）注於（yú）描述現代 CNC醫療 係統（tǒng）的可行性，而忽略了（le）相關成本。有（yǒu）關為 CNC醫療 設計（jì）高性價（jià）比零件的指（zhǐ）南，請參閱本文。


CNC醫（yī）療加工


CNC醫療加工是一種減法加工技術。在CNC醫療中，使用各種高速旋轉（數千RPM）的刀具從實體塊中去除材料，以根據CAD模型生產零件（jiàn）。金屬和塑料都（dōu）可以CNC醫療加工。


CNC醫療（liáo）加工零件具有高（gāo）尺寸精度和嚴格的公（gōng）差。CNC醫療（liáo）適用於大（dà）批量生產和一次性（xìng）工作。事實上，CNC醫療加工（gōng）是目前生產金屬原型最具成本效益的方法，甚（shèn）至與3D打印相比也是如此（cǐ）。


CNC醫療主要（yào）設計限製


CNC醫療提供了極大的設計靈活性，但（dàn）存（cún）在某些設計限製。這些限製（zhì）與切削過程的基本力（lì）學有關，主要與刀具幾何形狀和刀具（jù）訪（fǎng）問有關。


1. 刀具（jù）幾何


最常見（jiàn）的CNC醫療刀具（端銑刀和鑽頭（tóu））為圓柱形，切（qiē）削長度有限。


當材料從工件上移除時，刀具的（de）幾何圖形被轉移到加（jiā）工（gōng）零件上。這意味（wèi）著，例如，無論使用多小的（de）刀具（jù），CNC醫療（liáo）零件的（de）內角始終具有半徑。


2. 工具訪問


為了去除材料，刀具直接從（cóng）上方接（jiē）近（jìn）工（gōng）件。無法通過這種方式（shì）訪問的功能無法進行CNC醫（yī）療加工。


這條規則有一個（gè）例外：咬邊。我們（men）將在後一節中（zhōng）了解如何在設計中使（shǐ）用咬邊。


一個好的設計（jì）實踐是將（jiāng）模型的所有特征（孔、空腔、垂直牆等）與6個主要方向（xiàng）之一對齊（qí）。將此規則視為建（jiàn）議，而不是（shì）限製，因為5軸CNC醫療係統提供先進的工件保（bǎo）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（dài）有長軸的專用工具。這（zhè）會降低（dī）末端執行器的剛度，增加振動並降低可實現的精度。


CNC醫療專家建議設計可使用最大可能直徑和最短可（kě）能長度的刀具加（jiā）工的零件。


CNC醫（yī）療設（shè）計規則


設計用於CNC醫療加工的零件時經常遇到的一個挑戰是，不存在特定的行業標準：CNC醫療機（jī）床和工具製（zhì）造商不斷提高技術能力，擴大可能的範圍（wéi）。


下麵，我們總（zǒng）結了CNC醫療加工零件中遇到的最常見（jiàn）特征的建議值（zhí）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（qí）直徑的3-4倍（bèi））。當深寬比較小時，刀具（jù）偏轉、切屑排出和振動變得更加突出。將空（kōng）腔的深度限製為其寬（kuān）度的4倍可確保良好（hǎo）的效果。


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


深型腔銑（xǐ）削：深度大於刀具直徑（jìng）6倍的（de）型腔視為深型腔。使用專用工具可使（shǐ）刀具直徑與型腔深（shēn）度之比（bǐ）達到30:1（使用直徑為1英寸的端銑刀，最大深度（dù）為30 cm）。


2. 內邊（biān）緣


垂直（zhí）拐角半徑：推薦⅓ x型腔深（shēn）度（或更大）


使用（yòng）內角半徑的建議值可確保可以使用合適（shì）的直徑工具，並與建（jiàn）議的型腔深度的指南對齊（qí）。將拐角半徑稍微增加到建議（yì）值以上（例（lì）如增加1毫米（mǐ）），允許（xǔ）刀具沿著圓（yuán）形路徑而不是90°角進行（háng）切割。這是首選，因為它可以獲得更高質量的表麵光潔度。如果需要銳度90°的內角，考（kǎo）慮添加T形咬邊，而不是減少角半徑。


底板半徑推（tuī）薦 0.5毫米、1 毫米（mǐ）或無（wú）半徑；任何半（bàn）徑立都可（kě）行


立銑（xǐ）刀的下刃為平刃或略圓刃。其他地板半徑可（kě）使用球頭工具加工。使用推薦值是一種良好的（de）設計實踐，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（sù）料（liào））；0.5毫米（金屬）、1.0毫米（塑（sù）料）都可行


減小壁厚會（huì）降低材（cái）料的剛度，從而增（zēng）加加工過（guò）程中的振動（dòng）並（bìng）降低可達到的精度。塑料容易翹曲（由於殘餘應力）和軟化（由於溫度升高），因此（cǐ）建議使用較大的最小壁厚（hòu）。


4. 孔（kǒng）


直（zhí）徑推薦標準鑽頭尺寸；任何大於1毫米的直徑（jìng）都可行


使用鑽頭或端銑刀加工孔。鑽（zuàn）頭的尺寸標準化（公製和英製單位）。鉸刀和（hé）鏜刀用於精加工要求嚴格公差的孔。適用於小於⌀20 mm，建議使用標（biāo）準直徑。


最大深度推薦4 x標稱直徑；典型的為（wéi）10 x標（biāo）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（shì）用最大空腔深（shēn）度限製，並（bìng）應使用建議的最大深度值（zhí）。使用專用鑽頭（最小直徑3毫米）加工深度超過典型值（zhí）的孔（kǒng）。用鑽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醫療加工中，通孔和盲（máng）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（dà）


內螺紋用絲錐切削，外螺紋用（yòng）模具（jù）切（qiē）削（xuē）。絲錐（zhuī）和模具可用於將螺紋切割到M2。


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


螺紋長度最（zuì）小值為1.5 x標稱（chēng）直徑；推薦為3 x標稱直（zhí）徑


施加在螺紋上的大部分載荷由少數第一個（gè）齒承擔（最（zuì）大為標稱（chēng）直徑的（de）1.5倍）。因此，不需要（yào）超過3倍公稱直徑的螺（luó）紋。


對於用絲錐切割的盲孔中的螺紋（即（jí）所有小於M6的螺紋），在孔底部添加等於1.5 x標（biāo）稱直徑的無螺紋長（zhǎng）度。


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


6. 小特征


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


大多數機（jī）械車間（jiān）將能夠使用直徑小（xiǎo）於2.5毫米（mǐ）（0.1英寸）的工（gōng）具精確加工（gōng）空腔和孔。


低於此（cǐ）限值的任何東西都被視為微加（jiā）工。加工此類特征（切削過程的物理變化在此範圍內）需要專用工具（微型鑽頭）和專家知識，因此建議避（bì）免使用，除非絕對必要（yào）。


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（cùn）)


公差定義（yì）了可接受尺寸的邊界。可達到的公差取決於零件的基本尺寸和幾何形狀。以上數值是合理的指南。如果未規定公差，大多數機器車間將使用標（biāo）準±0.125毫（háo）米（0.005英寸（cùn））公差。


8. 文字和刻字


推薦（jiàn）字體大小為20（或更大），5毫米刻字


雕刻文字優選浮雕文字，因為去除的（de）材料較少。建議使用大小至少為 20磅的無襯線字體（如 Arial 或（huò） Verdana）。許多（duō）CNC醫療機器都（dōu）有這（zhè）些字體的預編程例（lì）程。


機（jī）器設置和零件方向


需要多次設置的零件示意圖如下：


如前所（suǒ）述，刀具訪問是CNC醫療加工的主要設計限製之一。要到達模型的所有表麵，必須多次旋轉工件。


例如，上麵圖像的部分必須總共旋轉三（sān）次：兩（liǎng）次沿兩個主方向加工孔，第三次進入零件背麵（miàn）。


每（měi）當工件旋轉時，必須重新校準機器並定義（yì）新的坐標係。


在（zài）設計時考慮機器設置很重要，原因有兩個：


機器（qì）設置的總數（shù）會影響成本。旋轉和重新對齊零件（jiàn）需要手動（dòng）操作，並增加總加（jiā）工時間（jiān）。如果零件需要旋轉3-4次，這通常是可（kě）以接受的，但任（rèn）何超過此（cǐ）限製的都是（shì）多餘的。


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


五軸CNC醫療加工


當使用5軸CNC醫療加工時，可以消除對多（duō）台機器設置的需要。多（duō）軸（zhóu）CNC醫療加工可以製造具有複雜幾何形狀（zhuàng）的零件，因為它們提供2個（gè）額外的旋轉軸。


五軸CNC醫療加工允許刀具始終與切削表麵（miàn）相切。可以遵循更複雜和高效的刀具路徑，從而（ér）使零件具有更好的表麵光潔度和更低的加工時間。


當然，5軸CNC醫療也有其局限性。基本（běn）刀（dāo）具幾何形（xíng）狀和刀具訪問限製仍然適用（例如，無法加工具有內部幾何形狀的零件）。此外，使用此類係統的成本（běn）更高。


設（shè）計底切


底切是無法使用標（biāo）準切削工（gōng）具加工的特征，因為（wéi）它們的某（mǒu）些表麵無法從上（shàng）方直接進（jìn）入。


有兩種主要類型的（de）底切：T形槽和燕尾榫。底（dǐ）切可以（yǐ）是單麵（miàn）或雙麵，並使（shǐ）用專用工具進行加工。


T形槽切削刀具基本（běn）上由連（lián）接在垂直（zhí）軸上（shàng）的水平切削刀（dāo）片製成。底切的寬度可以在3毫米和40毫米（mǐ）之間變化。建議（yì）對寬度使用（yòng）標準尺寸（即整毫米增量或（huò）標準英寸分數），因為工具更可能已經可用。


對於燕尾（wěi）榫刀具，角（jiǎo）度是定義（yì）特征尺寸。45°和60°燕尾榫工具視為標準。


設計內壁有底切的零件時，請記住為工具添加足夠的（de）間隙。一個好（hǎo）的經驗法則是在機加工壁和任何其他內壁之間增加至少等於底切深度4倍的空間。


對（duì）於標（biāo）準刀（dāo）具，切削直徑與軸直徑之間的典型比率為2:1，限製了切削深度。當需要非（fēi）標（biāo）準咬邊（biān）時，機械車（chē）間通（tōng）常會自行製造定製底切工具（jù）。這會增加交付周期和成本，因（yīn）此應盡可能避免。




內壁上的 T 形槽（左）、燕尾槽底切（中）和單側（cè）底切（右）


起草技術圖紙


請注意，某些設計規範不能（néng）包含在STEP或IGES文件中。如果您的模型包（bāo）含以下一項或（huò）多項，必須提（tí）供2D技術圖（tú）紙：


螺紋孔或（huò）軸


有公差的尺（chǐ）寸


特定的表麵（miàn）光潔度要求


CNC醫療機床操作員須知（zhī）


經驗法（fǎ）則


1. 設計可使用最大直徑刀具（jù）加工的零件。


2. 添加大圓角（至少⅓ x型腔深度（dù））至所有內部垂（chuí）直角。


3. 將（jiāng）空腔的深度限製為其寬度的4倍。


4. 沿（yán）六個主要方向之（zhī）一對齊設計的主要功能。如（rú）果不可能，可選擇5軸CNC醫療加工。


5. 當您的設計包括螺紋、公差、表麵光潔度規格（gé）或機器操作員的（de）其他注釋時，請隨圖紙（zhǐ）提交技術（shù）圖紙。 





文章（zhāng）出處：精密加工 無錫CNC醫（yī）療加工廠http://www.xjssy.cn/cn/info_15.aspx?itemid=686