骨科行業(yè)對(duì)機(jī)械加工零件的要求很高。無(wú)論是關(guān)節(jié)植入物、手術(shù)器械、模具或者鍛造，材料都比較復(fù)雜，幾何形狀也很復(fù)雜，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也是相當(dāng)高的。此外，這類業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，制造商必須在技術(shù)上和生產(chǎn)效率上保持高水準(zhǔn)，才能在這個(gè)市場(chǎng)生存。
著名機(jī)床制造商牧野機(jī)床多年來(lái)一直專注于醫(yī)療行業(yè)，他們?cè)卺t(yī)療行業(yè)常見材料如鈦合金、鈷鉻、不銹鋼以及相關(guān)硬質(zhì)工具鋼的三維加工方面積累了豐富的工藝知識(shí)。這里，有一些牧野建對(duì)于高難度加工的見解，對(duì)于提高生產(chǎn)效率有很大的幫助。
獲得表面高光潔度
對(duì)于骨科植入物來(lái)說(shuō)，獲得尺寸精度是非常重要的，但最大的挑戰(zhàn)通常是表面的光潔度。因此，加工后的手工加工仍然需要帶磨削，拋光和拋光，而且加工起來(lái)很費(fèi)時(shí)間。完成單一的部分，可能就需要45分鐘。然而，目前沒(méi)有一種實(shí)際的加工工藝可以避免手工加工這些零件的需要，但是高性能的機(jī)器和穩(wěn)定的加工工藝也可以大幅度縮短加工時(shí)間和加工周期。
具體是怎么做到的?通過(guò)結(jié)合工程切削參數(shù)和正確的刀具路徑策略，我們可以改善表面質(zhì)量。舉個(gè)例子，在一個(gè)以性能為基礎(chǔ)的加工中心里，把一個(gè)25 Ra表面精加工到一個(gè)32 Ra，可以減少50%的股骨種植周期時(shí)間，提供一致的、可預(yù)測(cè)的結(jié)果。通過(guò)精確和可預(yù)測(cè)的表面光潔度，最終用戶可以開發(fā)更有效和更有效的二次光潔度過(guò)程，最終減少多達(dá)50%的這些操作。
為了找到機(jī)器時(shí)間和加工時(shí)間的最佳點(diǎn)，牧野的應(yīng)用工程師已經(jīng)制定了相關(guān)策略。他們首先考慮所需的輸出表面光潔度，然后創(chuàng)建相應(yīng)的加工參數(shù)。當(dāng)然，任何機(jī)器設(shè)備都可以做到這一點(diǎn)。但是，要使整個(gè)加工過(guò)程更為高效，就必須采用加工技術(shù)，這種技術(shù)在長(zhǎng)時(shí)間的加工過(guò)程中會(huì)非?？焖?、準(zhǔn)確和穩(wěn)定，這樣就可以減少精加工，而不必在加工時(shí)間上付出太大的代價(jià)。
給出五軸加工的方法
在骨科行業(yè)中常見的三維零件和模具形狀的加工，基本上都需要五軸加工。這可以通過(guò)3+2配置的傾斜/旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的三軸磨機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但與完全集成的五軸機(jī)器相比，通常會(huì)犧牲速度、表面光潔度和精度。
通常在好的雙軸輔助表上，你可能會(huì)看到定位精度±3-5弧/秒和30到50 rpm的速度。牧野DA300五軸加工中心在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用廣泛，其傾斜/軸頸工作臺(tái)采用直接驅(qū)動(dòng)伺服技術(shù)，定位精度和可重復(fù)性達(dá)到±2弧/秒，旋轉(zhuǎn)軸精度為±1弧/秒。以X-Y-Z軸為基準(zhǔn)，可達(dá)1968 ipm，轉(zhuǎn)速為20,000轉(zhuǎn)/分的主軸，為高速3D加工提供更強(qiáng)大的平臺(tái)。
能夠快速精準(zhǔn)地將工具進(jìn)給和鉸接到工件上，也便于我們更有效地使用切削工具。同時(shí)在進(jìn)行五軸加工時(shí)，可以在三維工件表面上保持恒定的刀具矢量，而球頭立銑刀不應(yīng)該是垂直的。當(dāng)我們把球磨機(jī)垂直于工件表面時(shí)，你實(shí)際上就是在以零轉(zhuǎn)/分的速度拖動(dòng)刀具的尖端，這就很難是一個(gè)有效的切割過(guò)程。
將工具相對(duì)于表面傾斜，可以有效地利用工具的有效凹槽長(zhǎng)度，有效增加刀具的表面進(jìn)尺，并能將金屬去除率提高到40-50%，依舊能夠產(chǎn)生更好的表面磨光和共混物。
同樣重要的一點(diǎn)是，不要在工具的質(zhì)量上精打細(xì)算。精密研磨工具產(chǎn)生更少的振動(dòng)，以產(chǎn)生更好的表面，并持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。工具架對(duì)于最小化刀具跳動(dòng)也非常重要，這也會(huì)降低刀具的使用壽命和加工質(zhì)量。高速加工這些高難度的材料，收縮配合可能不是強(qiáng)制性的，但它是推薦的。
三維加工的關(guān)鍵數(shù)控功能
正是這種剛性、速度、精度和更自由的切割動(dòng)作的組合起來(lái)，使加工過(guò)程能夠更有效地生成表面共混和匹配，大大減少了周期時(shí)間和加工后的精加工工作。然而，增加的加工速度和多軸的運(yùn)動(dòng)自由度，又產(chǎn)生了兩個(gè)全新的問(wèn)題。如何在高進(jìn)給速度下，降低工具碰撞的風(fēng)險(xiǎn)?如何管理工具路徑，從而實(shí)現(xiàn)您認(rèn)為在CAM中編程的高質(zhì)量表面?牧野解決這些問(wèn)題與額外的軟件功能，可以在他們的Pro 6控制:
碰撞安全防護(hù)(CSG) -由于主軸和工件在五軸環(huán)境中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)性，意外的刀具、工件和夾具碰撞，是很危險(xiǎn)的。因此，建議在諸如CGTech的Vericut之類的應(yīng)用程序中，對(duì)部件程序進(jìn)行完整的實(shí)體模型模擬。牧野的特有碰撞安全防護(hù)(CSG)，采取進(jìn)一步的模型，復(fù)制完整的模擬在機(jī)器控制，還在設(shè)備上結(jié)合了工件和刀具偏移和其他物理設(shè)置的變化。實(shí)際的工件、夾具和工具特征(長(zhǎng)度和直徑)可以通過(guò)自動(dòng)探測(cè)程序容易地發(fā)現(xiàn)。接下來(lái)，軟件在部分程序中向前看，當(dāng)檢測(cè)到碰撞點(diǎn)時(shí)，它就會(huì)在碰撞發(fā)生前關(guān)閉設(shè)備。
SGI光潔度-有各種因素會(huì)破壞工件的表面光潔度，如:殘留、軸過(guò)沖/欠沖、軸突然停止和反轉(zhuǎn)、振動(dòng)等。牧野的超級(jí)幾何智能(SGI.5)軟件通過(guò)提供最佳的進(jìn)料來(lái)緩解上述情況，生成更高質(zhì)量的表面，同時(shí)減少了周期時(shí)間。
SGI可以根據(jù)弦公差、塊長(zhǎng)、點(diǎn)數(shù)、前瞻和m代碼的混合來(lái)保持高的進(jìn)給速度，建立公差來(lái)保持進(jìn)給速度，即使在刀具路徑發(fā)生突然的方向改變，也是如此。不必為最壞的情況編寫程序，你可以建立一個(gè)更快的饋送率，控制將自動(dòng)補(bǔ)償角落或交叉可能危及切割的準(zhǔn)確性。再者，在使用高進(jìn)給銑削技術(shù)的應(yīng)用程序中，這種能力將更好地確保實(shí)際的刀具路徑，以編程的進(jìn)給速度保持。 來(lái)源：經(jīng)機(jī)網(wǎng)
