無錫CNC醫療加工廠如何加工醫療零件的？


為了充分（fèn）利用CNC醫療加工的能力，設計師必須遵循特定（dìng）的製造規則設計。但這可能是（shì）一個挑戰，因為不存在（zài）特定的行（háng）業標準。在這篇文章中，我們用CNC醫療加工的最佳設計實踐匯編了全麵的指南。


我們專（zhuān）注於描述現代 CNC醫療 係統的可行性，而忽略了相關成（chéng）本。有關為 CNC醫療 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（jiā）工是一種減法加工（gōng）技術。在CNC醫療中，使用（yòng）各種高速旋轉（數千（qiān）RPM）的刀具從實體塊中去除材料，以根據CAD模型生產零件。金屬和（hé）塑料都可以CNC醫療加工。


CNC醫療加工零件具有高尺寸精度和嚴格的公差。CNC醫療（liáo）適用於大批量生產和一次性工作。事實上，CNC醫療加工是目前生產金屬原型最具成本效益的方法，甚至與3D打印相（xiàng）比也是（shì）如此。


CNC醫療主要設計限製


CNC醫療提供了極大的設計（jì）靈活性，但存在某些設計限製（zhì）。這些限製與切削（xuē）過程（chéng）的（de）基本力學有關，主要與刀具幾何形狀和刀具訪（fǎng）問有關。


1. 刀具（jù）幾（jǐ）何


最常見的CNC醫療刀具（端銑刀和鑽（zuàn）頭）為圓柱形，切（qiē）削長度有限。


當材料從工件上（shàng）移除時，刀具的幾何（hé）圖形被轉移到（dào）加工零件上。這意味著，例如，無論使（shǐ）用多小的刀具，CNC醫療零件的內（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（guò）這種方式訪問的功能無法進行CNC醫療加工。


這條規（guī）則有一個例外：咬邊。我們將在後一節中了解如（rú）何（hé）在設計中使用咬邊。


一個好的設計（jì）實踐是（shì）將模型的（de）所有特征（孔、空腔、垂直牆等）與6個主要方向之一對齊。將（jiāng）此規則（zé）視為建議，而不是限製，因為5軸CNC醫療係統提供先進的工件保持（chí）能力。


加工具有大深寬比的特（tè）征（zhēng）時，刀（dāo）具訪問也是一個問題。例如，要到達深型腔（qiāng）的底部，需要使用帶有長軸的專（zhuān）用工具。這會降低末端執行器的剛度，增加振動並降低可（kě）實現的精度。


CNC醫療專家建議（yì）設計可使用最大可能直徑和（hé）最（zuì）短可能長度（dù）的刀具（jù）加工（gōng）的零件。


CNC醫療設計規則


設（shè）計（jì）用（yòng）於CNC醫療加（jiā）工的零（líng）件時經常遇到的一個挑戰是，不存在特定的行業標準：CNC醫療機床和工具製造商不斷提高技術能力，擴大可能的範圍。


下麵（miàn），我們總結了CNC醫療加工（gōng）零件中（zhōng）遇到的最常見特征的建議（yì）值（zhí）和可行值。


1. 型腔和凹槽


型腔深（shēn）度推（tuī）薦：4倍腔（qiāng）寬


端銑刀的（de）切削長度有限（xiàn）（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。將空腔的深度限製為其寬度的4倍可確保良好的效果（guǒ）。


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


深型（xíng）腔銑削（xuē）：深度大於刀具直徑6倍的型腔視為深（shēn）型（xíng）腔。使用專用工具（jù）可使刀具直徑與型腔（qiāng）深度之比（bǐ）達到30:1（使用直徑為1英寸的端銑刀，最（zuì）大深度為30 cm）。


2. 內邊緣


垂直拐角半徑：推薦⅓ x型腔深度（或更大）


使用內角半徑的（de）建議值可確保可以使用合適的直徑工具，並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（zēng）加1毫米），允許刀（dāo）具沿著圓形（xíng）路徑而不是90°角進（jìn）行切（qiē）割（gē）。這是首選，因（yīn）為它（tā）可以獲得更高質量的表麵光潔度。如果需要銳度90°的內角，考慮添加（jiā）T形咬（yǎo）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（jìng）；任何半徑立都可行


立銑刀的下刃（rèn）為（wéi）平刃或略圓刃（rèn）。其他地板（bǎn）半徑（jìng）可使用球頭工具加（jiā）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（báo）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（dù），從而（ér）增加加工（gōng）過程中的振（zhèn）動（dòng）並降低可達到的精（jīng）度。塑料容易翹曲（由於殘餘（yú）應力）和軟（ruǎn）化（由（yóu）於溫度升（shēng）高），因此（cǐ）建議使用較大的最小壁厚（hòu）。


4. 孔


直（zhí）徑推薦標準鑽頭尺寸；任（rèn）何大於1毫米的直徑都可行


使用鑽頭或（huò）端銑刀加工（gōng）孔。鑽頭的尺（chǐ）寸標（biāo）準化（公製和英製單（dān）位）。鉸刀和鏜刀用（yòng）於精加工要求嚴格公差的孔。適用於小於⌀20 mm，建議使用（yòng）標準直徑。


最大深度推薦4 x標稱直徑；典型的（de）為10 x標稱直徑；可行（háng）的為40 x標稱直徑（jìng）


非（fēi）標準直（zhí）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（xiàn）製，並應使用建（jiàn）議的最大深度（dù）值。使（shǐ）用專用鑽頭（最小直徑3毫米）加（jiā）工（gōng）深度超過典（diǎn）型值的（de）孔。用鑽頭加工的盲孔（kǒng）有一個（gè）錐形底板（135°角），而用端銑刀加工的孔（kǒng）是（shì）平的。在CNC醫療（liáo）加（jiā）工中，通（tōng）孔和盲孔之間沒有特別的偏好。


5. 螺紋


螺紋尺寸最小（xiǎo）為 M2；推薦為 M6或（huò）更大


內螺紋（wén）用絲錐切削，外螺紋用模具切削。絲（sī）錐和（hé）模具可（kě）用於將螺紋（wén）切割到M2。


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


螺紋長度最（zuì）小值為1.5 x標稱直（zhí）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第一個（gè）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（zhuī）切割的盲孔中的（de）螺紋（即所有小於M6的螺紋），在孔底（dǐ）部添加等於1.5 x標（biāo）稱直徑的無螺紋長度。


當可以使用 CNC醫療 螺紋刀（dāo）具（即螺紋大於M6）時，孔可以（yǐ）貫穿其整個長（zhǎng）度。


6. 小特征（zhēng）


最（zuì）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


大多數機械車（chē）間將能夠使用直徑（jìng）小於2.5毫米（0.1英寸）的工具（jù）精確加工空腔和孔。


低於此限值的任何東西都被視為微（wēi）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，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。可達到的公差（chà）取決於（yú）零件的（de）基本尺寸（cùn）和幾何形狀（zhuàng）。以上數（shù）值是合理的指南。如果未規定公（gōng）差，大多（duō）數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（dà）），5毫米刻字


雕刻（kè）文字優選浮雕文字，因為（wéi）去（qù）除的材料較少。建議使用大小至少為（wéi） 20磅的無襯線字體（如 Arial 或 Verdana）。許多CNC醫療機器都有這些字體的（de）預（yù）編程例程。


機器設置和零件方向（xiàng）


需要多次設置的零件示意圖如下：


如前（qián）所述（shù），刀具訪（fǎng）問是CNC醫療加工的主要設計限製（zhì）之一。要到達模型的所有表麵，必（bì）須多次旋轉工件。


例如，上麵圖像的部分必須總共旋轉三次：兩次沿兩（liǎng）個（gè）主方向加工孔，第三次進入零件背麵。


每當工件旋轉時，必須重新校準機器並定義新的坐標係。


在設計時考慮機器設（shè）置（zhì）很重（chóng）要，原因有兩個：


機器設置的總（zǒng）數會影（yǐng）響成本。旋轉和重新對（duì）齊零件需要手動操作，並增加總加工時間。如果零件需要旋轉3-4次，這通常是可以接受的，但任何超過此限製（zhì）的都是多餘的。


為了獲得最大的相對位置精度，必（bì）須（xū）在（zài）同一設置中加工兩個特征。這是因為新的呼叫步驟引入了一個（gè）小的（但不（bú）可忽略的）錯誤。


五軸CNC醫（yī）療加（jiā）工


當使用5軸CNC醫療加工時，可以消除對（duì）多台機器設置的（de）需要。多軸CNC醫療（liáo）加工可以製造（zào）具有複雜幾何形狀（zhuàng）的（de）零件，因為它們提（tí）供2個額外的旋轉軸。


五軸CNC醫療加（jiā）工允許刀具始終與切削（xuē）表麵相切。可以遵循更複雜和高效的（de）刀具路徑，從而使零件具有（yǒu）更好（hǎo）的表（biǎo）麵光潔度和更低的加（jiā）工時間。


當（dāng）然，5軸（zhóu）CNC醫療也有其局限性（xìng）。基本刀具幾何形狀和刀具訪問限製仍（réng）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（de）成本更高。


設（shè）計底切


底切是無法（fǎ）使用標準切削工具加工的特征，因為它們的某些表麵無法從上方直接（jiē）進入。


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


T形槽切（qiē）削刀具（jù）基本上由連接在垂直軸（zhóu）上的水（shuǐ）平切削刀片製成。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（háo）米增量（liàng）或標準英寸分數），因為工具更可能已經（jīng）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（qiē）的零件時，請（qǐng）記住為工具添加足夠的間隙。一個好的經（jīng）驗法（fǎ）則是在（zài）機加工壁和任何其（qí）他（tā）內壁之間增加至少等於底切深度4倍的空（kōng）間。


對於標準刀具，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。當需要非標準咬邊時，機械車間通常會自行製造定製底切工具。這會（huì）增加（jiā）交付周期和成本，因此應盡可能（néng）避免。




內壁上（shàng）的（de） T 形槽（cáo）（左）、燕尾槽底切（中）和單（dān）側底切（qiē）（右）


起草技術圖紙


請注意，某些設計規範不能包含在STEP或IGES文件（jiàn）中。如果您的模型包（bāo）含以下一項或多項，必須提供2D技術（shù）圖紙：


螺紋孔（kǒng）或軸


有公差的尺寸


特定（dìng）的表麵光潔度要求


CNC醫療機床操作員須知


經驗法則


1. 設計可使用最大直徑刀具加工（gōng）的零件。


2. 添加大圓角（至少⅓ x型腔深度）至所有內（nèi）部垂直（zhí）角。


3. 將（jiāng）空腔的深度（dù）限製為（wéi）其寬度的4倍。


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


5. 當您的設（shè）計包括螺紋、公差、表麵光潔度規（guī）格或機器操作員的其他注釋時，請隨圖紙提交技術圖紙。 





文章出處：精密加工 無錫CNC醫療加工廠http://www.dgszm.com/cn/info_15.aspx?itemid=686