無（wú）錫CNC醫療加工廠如何加工醫（yī）療零件的？


為了充分利用CNC醫療加工的能力，設（shè）計師必須遵循特定的製造規則設計（jì）。但這可能是一個挑（tiāo）戰，因為不存在（zài）特定的行業標準。在這篇文（wén）章中，我們（men）用CNC醫療加工的最佳設計實踐匯編了全麵的指南。


我們專注於描述現代 CNC醫療 係統的可行性，而忽略（luè）了相關成本（běn）。有關為 CNC醫（yī）療 設計高性價比零件的指南，請參閱本文。


CNC醫療加工


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


CNC醫療加工零件具有高尺寸（cùn）精度和嚴格的（de）公差。CNC醫療適用於大批（pī）量（liàng）生產和一次（cì）性工作。事實上，CNC醫療（liáo）加工是目前生產金屬（shǔ）原型最具成本效益的方法，甚至（zhì）與3D打印相比也是如此。


CNC醫療主要（yào）設（shè）計（jì）限製


CNC醫療提（tí）供（gòng）了極大的設計靈活性，但（dàn）存在某些設計限製。這些限製與切削過程的基本力學有關，主（zhǔ）要與刀（dāo）具幾何形狀（zhuàng）和（hé）刀具訪（fǎng）問有關。


1. 刀具幾何


最常見的CNC醫療（liáo）刀具（jù）（端銑刀和鑽頭）為圓柱形，切削長度有限。


當材料從工件上（shàng）移除時，刀具的幾何圖（tú）形被轉移到加工零件上。這意味著，例如，無論使用多小的刀具（jù），CNC醫療零件的內角始終具有半徑。


2. 工具訪問（wèn）


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（de）功能無法進行CNC醫療加工。


這條規則有一個例外：咬邊。我（wǒ）們將在後一節中了解如何在設計中使（shǐ）用咬邊。


一個好的設計實踐是將模型的所（suǒ）有特征（孔、空腔、垂直牆等）與6個主（zhǔ）要方向之一對齊。將（jiāng）此規則視為建議，而不是限（xiàn）製（zhì），因為5軸CNC醫療係統提供先進的工件保持能力。


加工具有大深寬比（bǐ）的特征時，刀具訪問也是一個問（wèn）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（jiàng）低末端執行器的剛度，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）能長度的刀具加工的零件。


CNC醫療設計規則


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


下麵，我們總結了CNC醫療加工零件中遇到的最常（cháng）見特征的建（jiàn）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（tōng）常為其直徑的3-4倍）。當深寬比較小時，刀具偏轉、切屑排出和振動變得更加突出。將空腔的（de）深度限（xiàn）製為其寬（kuān）度的4倍可確保良好的效果。


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


深型腔銑削：深度大於刀具直徑（jìng）6倍的型腔（qiāng）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（wéi）30 cm）。


2. 內邊緣


垂（chuí）直拐（guǎi）角（jiǎo）半徑：推薦⅓ x型腔深度（或更大（dà））


使用內角半徑的建議值可確保可以使用合適的直徑工具（jù），並與建議的型腔深度的指南對齊。將（jiāng）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（shǒu）選，因為它可以獲得更高質（zhì）量的表麵光潔度。如果需要銳度（dù）90°的內角，考慮添加T形咬（yǎo）邊，而不是減少角半（bàn）徑。


底板半（bàn）徑（jìng）推薦 0.5毫米、1 毫（háo）米或無半徑；任何半（bàn）徑立都可行


立銑刀的（de）下刃為平刃或略（luè）圓刃。其他地板半（bàn）徑可使用（yòng）球頭工（gōng）具（jù）加工。使用推薦值（zhí）是一種良好的設計實踐，因為這是機械師的首選。


3. 薄壁


最小壁厚推薦（jiàn）：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（dōu）可行（háng）


減小壁（bì）厚會（huì）降低材料的剛（gāng）度，從而（ér）增加加工（gōng）過程中的振動並降低可達到的精度。塑料容易翹曲（由於殘餘應力）和軟化（由於溫度升高），因此建議使用較大的最小壁（bì）厚。


4. 孔


直徑推薦標準鑽頭尺寸（cùn）；任何大於1毫米的直徑都可（kě）行


使用鑽頭或端銑刀（dāo）加工孔。鑽頭的尺寸標準化（公製和英製單位）。鉸刀和鏜刀用於精加工要求嚴格公（gōng）差的（de）孔。適用於（yú）小於⌀20 mm，建議使（shǐ）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（zài）這種情況下，適用（yòng）最大空腔深度限製，並應使用建議的最大深度值。使用專用鑽頭（最小直徑3毫米）加工（gōng）深度超過典型值的孔。用鑽頭加工的盲孔有（yǒu）一個（gè）錐形底板（bǎn）（135°角），而用端銑刀加工的孔是平的。在CNC醫療加工中，通孔和（hé）盲孔之間沒有特別的偏好。


5. 螺紋（wén）


螺紋尺寸（cùn）最小為 M2；推薦為 M6或更大


內螺紋用絲錐切削（xuē），外螺紋用模具切削。絲錐和模具可用於將螺紋切割到M2。


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


螺紋長度最小值為1.5 x標稱直徑；推（tuī）薦為3 x標稱直徑


施（shī）加在螺紋上的大部分載（zǎi）荷由少數第一個齒承擔（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（kǒng）底部添加等於1.5 x標稱直徑的無螺紋長（zhǎng）度。


當可以使（shǐ）用 CNC醫療 螺紋刀具（即螺紋（wén）大於M6）時，孔可（kě）以（yǐ）貫穿其整個長度。


6. 小特征


最小孔直（zhí）徑（jìng）推薦為 2.5毫米（0.1英寸）； 0.05毫米（0.005英寸）都可行


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


低於（yú）此限值的任何東西（xī）都被視為微加工。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，因此建議避免使用（yòng），除非絕對必要。


7. 公差（chà）


標準：±0.125毫米(0.005英寸（cùn）)


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（le）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（xíng）狀（zhuàng）。以（yǐ）上數值是合理的指南。如果（guǒ）未規定公差，大多數機器車間將（jiāng）使用標準±0.125毫米（0.005英寸）公差。


8. 文字（zì）和（hé）刻字


推薦字體（tǐ）大小（xiǎo）為20（或更大），5毫米刻（kè）字


雕刻（kè）文字優選浮雕（diāo）文字（zì），因為去除的材料較少。建議使用大小至少為 20磅的（de）無襯線字體（如 Arial 或 Verdana）。許（xǔ）多CNC醫療機器都有這些字體的預編程例程。


機器設置和（hé）零（líng）件方向


需要（yào）多次（cì）設置的零件示意圖如下：


如前（qián）所述（shù），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（duō）次旋轉工（gōng）件。


例如，上麵（miàn）圖像（xiàng）的部分必須（xū）總共旋轉三次：兩次沿兩個主方向加工孔，第三次進入零件背（bèi）麵。


每當工件旋轉時，必（bì）須重新校準機（jī）器並定義新的坐標（biāo）係。


在設（shè）計時考（kǎo）慮機器設置很（hěn）重（chóng）要，原因有兩個：


機器設置的總（zǒng）數會影響成本（běn）。旋轉和重新對齊零件需要手（shǒu）動操作，並增加總加工時（shí）間（jiān）。如果零件需要旋轉3-4次，這通常（cháng）是可以接受（shòu）的，但（dàn）任何超過此限製的都是多（duō）餘的。


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


五軸（zhóu）CNC醫療加工


當使用（yòng）5軸CNC醫療加工（gōng）時，可（kě）以消除對多台機器設置的需要。多軸CNC醫療加工可以製造具有複雜幾何形狀（zhuàng）的（de）零件，因為它們提供2個額外的旋轉軸。


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


當然，5軸CNC醫療也有其（qí）局限（xiàn）性（xìng）。基本刀具幾何形狀和刀具訪問限製仍然適用（例如，無（wú）法加工具有（yǒu）內部幾何形狀的（de）零（líng）件（jiàn））。此外，使用（yòng）此類係統（tǒng）的（de）成本更高。


設計底切


底切是無法使用標準切（qiē）削工具（jù）加工（gōng）的特征，因為它們的某些表麵無法從上方直接進入（rù）。


有兩種主要類型的（de）底切：T形（xíng）槽和燕尾榫。底切可以是單麵或雙麵，並使（shǐ）用專用（yòng）工具進行加工。


T形槽切（qiē）削刀具基本上由連接在垂（chuí）直軸上的水平切削刀片製成（chéng）。底（dǐ）切的寬度（dù）可（kě）以（yǐ）在3毫米和40毫米（mǐ）之間變化。建議對寬度使用標準（zhǔn）尺寸（即整毫（háo）米（mǐ）增量（liàng）或標準英寸分數），因為工具更可能已經可用。


對於燕尾榫刀具，角度是定義特征尺寸。45°和60°燕尾榫工具視為標準。


設計內壁有底切的零件時，請記住為工具添加足夠的間隙。一個（gè）好的經驗法（fǎ）則是在機加工壁和任何其他（tā）內（nèi）壁之間增加至少等於底（dǐ）切深度4倍的空間（jiān）。


對於標準刀具，切削直徑與（yǔ）軸直徑之間的典型比率為2:1，限製了切削深度。當需要非標準（zhǔn）咬邊時（shí），機械車間通常會自（zì）行製造定製底切工具。這會增加交付周期（qī）和（hé）成本，因此應盡可能避免。




內壁上的 T 形槽（左）、燕尾槽底切（中）和單側底切（右）


起草（cǎo）技術圖紙


請注意，某些設計（jì）規範不能包含在STEP或IGES文件中。如（rú）果（guǒ）您的模型包（bāo）含以下一項或多項，必須提供2D技術圖紙：


螺紋孔或軸


有公（gōng）差的（de）尺寸


特定的表麵光潔度要求


CNC醫（yī）療機（jī）床操作員須（xū）知


經驗法則


1. 設計可（kě）使用最大直徑刀具加工的零件。


2. 添加大圓角（至少⅓ x型腔（qiāng）深度）至所有內部垂直角。


3. 將空腔的深度限製為其寬度的4倍。


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


5. 當（dāng）您（nín）的設計包括螺紋、公差、表麵光潔度規格或機器操作員的其他（tā）注釋時，請隨圖紙提交技術（shù）圖紙。 





文章出處：精密加工 無錫CNC醫療加工（gōng）廠http://www.dxqiumoji.com/cn/info_15.aspx?itemid=686