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车铣复合中心加工为精密医疗零件
2010-05-13 10:42:02
作为工作母机的机床工业,是一切制造业的基础,随着社会进步与技术的不断创新,数控机床在医疗领域的运用也日渐宽广。近一段时间来,多轴联动的车铣复合中心机床在精密医疗器材制造领域的表现可圈可点,便是一个明证。

目前,多轴联动数控机床加工的精密医疗器材零件,主要是骨科植入件(椎弓钩、骨钢板、骨螺钉、髋臼球等)与齿科植入件(种植体基台、义齿模型等),当然还有心脏起博器零件、血液透析器零件等等。

这些零件特点是形状复杂、材料坚韧,而棒料车铣复合
加工中心正是加工此类零件的理想工艺装备。其关键则在於,机床经两次装夹後可对小型精密零件进行第六面加工。在这一领域,研究得较为深入的是瑞士、德囯和日本等囯的一些机床制造企业。

精密医疗器材加工的独特之处

为什麽说车铣复合中心是这些零件的理想工艺装备呢?回答这个问题之前,首先要了解精密医疗零件的特点所在。

首先,这类精密的小零件大多是小批量、多品种加工,取材一般为棒材,故自动送料的棒料数控
车床乃是首选的工装对象,而且最好有正、副两根主轴——因为正主轴尚需将未加工完毕的零件送到副主轴继续加工。

其次,由於零件均是形状不规则的异形件,仅仅靠回转车削加工是不够的,所以还得多工序换刀予以铣削,故而铣头能作B轴转摆的立式加工中心成了数控车床的工艺补充。

最後,由於要全自动完成零件加工,俗称是六面加工,那麽零件的第二次装夹也就自然而然地成了加工的关键所在。

车铣复合中心:胜任棒材零件的多工序自动加工
制造商所研发的产品争奇斗艳,设计各有巧妙,下面举些车铣复合中心的实例,来剖析这类机床的奥妙所在。

瑞士宝美技术(BUMOTEC)公司研发的S-191Linear车、铣、插、磨复合中心就是典型的加工棒料六面体零件的高效机床。其为7轴5联动,布局为紧凑型斜床身结构,床身材料采用整体高强度抗振铸铁。

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图1 瑞士宝美技术(BUMOTEC)公司研发的S-191Linear车、铣、插、磨复合中心

鉴於医疗器械零件的材质坚硬,故而机床刚性一定要强,正是考虑到这些关键要素,瑞士宝美公司采用有限元设计,并多次进行整机强度校验,令机床在加工中游刃有余。

卧式安置的两根车床主轴相对装於床身的正面,左面是固定的正主轴,右侧为副主轴,它可沿45°斜面进行立卧转换,并可绕X轴进行A向回转,同时又可作W轴的左右移动。

棒料由正主轴通孔自动送入,机床就对棒料露出的端部作车、铣加工。由於机床的两根主轴可同步旋转,故零件加工中棒料可自动从正主轴送入副主轴,随後切断一分为二。副主轴是六面加工的关键装置,它接过正主轴传来的零件,即可从水平位置转90°至垂直向上位置,让铣主轴加工露出的零件端部。

垂直设置的铣头主轴由於可绕B轴回转90°,同时铣头的主轴箱本身能作上下、前後、左右运动。因此,它既可铣削正主轴装夹零件所露出的零件右端部位,又可铣削副主轴所装夹後露出的左端部位,鉴於上述功能,机床的两根车削主轴经二次装夹後,可对零件作六面加工。

另一家瑞士企业威力铭-马科黛尔(Wellimin-Macodal)公司,也是一家专业生产多轴联动加工中心的制造商,其推出的W508MT铣车复合加工中心,同样能看成是棒材零件多工序自动加工的一个典范。

W508MT是一台斜楔式床身型车铣复合加工中心,为立柱能沿Y向前後运动的动柱式立加,然而铣头可作B轴摆动,整个立柱与下方滑台作纵向X运动,由右端伺服电机驱动;左端是车削的正主轴,棒料通过正主轴通孔由液压棒料输送装置送到指定位置,夹紧後对零件前端进行五轴铣车加工,随後的加工就由位於机床前方的背主轴装置完成了。

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图2 W508MT的实物加工图

这个背主轴装置是威力铭-马科黛尔公司的专利发明,它是个可绕Y轴回转的多功能塔座,由三部分组成。中间是车削副主轴,左边是自动定心虎钳,右边则是尾架。副主轴的功能是接正主轴传来的棒料後将其夹紧;液压自定心虎钳将对工件作第六面加工;当加工细长轴零件时,由尾架顶进工件右端,以防<
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