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?yàn)椴淮嬖谔囟ǖ男袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在這篇文章中，我們用CNC醫(yī)療加工的最佳設(shè)計實(shí)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(shí)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(yán)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(shí)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(xué)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(dāng)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(jìn)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(shí)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?yàn)?軸CNC醫(yī)療系統(tǒng)提供先進(jìn)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(dá)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)：CNC醫(yī)療機(jī)床和工具制造商不斷提高技術(shù)能力，擴(kuò)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(dāng)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(dá)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保可以使用合適的直徑工具，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(jìn)行切割。這是首選，因?yàn)樗梢垣@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(shí)踐，因?yàn)檫@是機(jī)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化（公制和英制單位）。鉸刀和鏜刀用于精加工要求嚴(yán)格公差的孔。適用于小于?20 mm，建議使用標(biāo)準(zhǔn)直徑。
最大深度推薦4 x標(biāo)稱直徑；典型的為10 x標(biāo)稱直徑；可行的為40 x標(biāo)稱直徑
非標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械師首選，因?yàn)樗鼈兿拗屏私z錐斷裂的風(fēng)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(biāo)稱直徑；推薦為3 x標(biāo)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(dān)（最大為標(biāo)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(biāo)稱直徑的無螺紋長度。
當(dāng)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)：±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_(dá)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(jī)器車間將使用標(biāo)準(zhǔn)±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?yàn)槿コ牟牧陷^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(jī)器都有這些字體的預(yù)編程例程。
機(jī)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(dá)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(jìn)入零件背面。
每當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時，必須重新校準(zhǔn)機(jī)器并定義新的坐標(biāo)系。
在設(shè)計時考慮機(jī)器設(shè)置很重要，原因有兩個：
機(jī)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?yàn)樾碌暮艚胁襟E引入了一個小的（但不可忽略的）錯誤。
五軸CNC醫(yī)療加工
當(dāng)使用5軸CNC醫(yī)療加工時，可以消除對多臺機(jī)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?yàn)樗鼈兲峁?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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)切削工具加工的特征，因?yàn)樗鼈兊哪承┍砻鏌o法從上方直接進(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)尺寸（即整毫米增量或標(biāo)準(zhǔn)英寸分?jǐn)?shù)），因?yàn)楣ぞ吒赡芤呀?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(biāo)準(zhǔn)。
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(yàn)法則是在機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)需要非標(biāo)準(zhǔn)咬邊時，機(jī)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(jī)床操作員須知
經(jīng)驗(yàn)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(dāng)您的設(shè)計包括螺紋、公差、表面光潔度規(guī)格或機(jī)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://www.sghtsm.com/cn/info_15.aspx?itemid=686
無錫CNC醫(yī)療加工廠如何加工醫(yī)療零件的？
10-21-2022
