מאמר זה לוקח ברגים רפואיים מנירוסטה כדוגמה, מנתח את הבעיה של פלסטיות לא מספקת של חלקים ועלות גבוהה של עיבוד אצווה קטנה, ומשתמש בכלי מכונת CNC כדי לפצות על המחסור במכונות מיוחדות לשחול קר של חוטים.
באמצעות תכנון מתקן תומך והכנת תוכנית מאקרו NC, שיטת עיבוד החוטים משופרת כדי לפתור את הבעיות של קשיחות ירודה של ברגים רפואיים וכוח חיתוך מוגזם בעת סיבוב הברגה, המספקת תוכנית התייחסות לייצור קבוצות קטנות של ברגי חומר מיוחד.
מדוע קשה לעבד ברגים רפואיים?
לייצור אצווה קטנה של ברגים רפואיים, ניתן להשתמש במכונות CNC כדי לפצות על המחסור במכונות מיוחדות.
קוטר הבורג הרפואי קטן, המגרש גדול יחסית לקוטר והקשיחות ירודה. בעת עיבוד החוט עם כלי יצירה על מחרטה רגילה, התנגדות החיתוך עולה בהדרגה עם הגדלת עומק החיתוך של הכלי. בגלל הקוטר הקטן והאורך הארוך של הבורג הרפואי, גם אם יש שיטת תמיכה לקיזוז רוב התנגדות החיתוך בתהליך, קל לגרום לעיוות הבורג ולא ניתן לחתוך, ולכן קשה לעבד אותו. עם מחרטה רגילה.
לעיבוד מכונת CNC יש את היתרונות של יעילות גבוהה ויכולת הסתגלות חזקה. כאשר משתמשים בתוכנית מאקרו לסובב חוטים, אזור המגע בין הכלי לחומר העבודה הוא ביסודו קבוע, והתנגדות החיתוך לא תגדל עם הגדלת עומק החיתוך של הכלי. עם זאת, ברגים רפואיים בעלי קשיחות ירודה קל גם לגרום לעיוות ולכיפוף.
במאמר זה, העיבוד של ברגי נירוסטה רפואיים נחקר לעומק, והבעיה שפלדת אל חלד אינה קלה לחיתוך נפתרת באמצעות הגדרות תהליך סבירות במחרטת CNC. הבעיה של קשיחות לא מספקת של עיבוד חוטים נפתרת על ידי תכנון מתקן תומך ותכנות מאקרו עבור חריטה בשכבות.
עקרון עיבוד CNC של ברגים רפואיים
על פי המאפיינים הגיאומטריים של ברגים רפואיים, זהו המפתח לעבד חלקים מוסמכים כדי לבצע תכנון סביר עבור נתיב הכלי. כלי מכונת CNC משתמשים בתוספות מצופה קרביד לעיבוד חוטים. יש לחשב את מהירות הציר הסבירה לסובב ברגים רפואיים בהתאם למהירות הליניארית הסובלנית v של התוספות, כדי להבטיח את חיי השירות הסבירים של החותכים. נוסחת החישוב היא
v＝πDn/1000
בנוסחה, v היא המהירות הליניארית (מ/דקה); D הוא קוטר הסיבוב (מ"מ); N היא מהירות הציר (ר/דקה).
בעיבוד הברגים רפואיים, על פי ניתוח הכוח הפועל על הכלי, צריכת כוח החיתוך העיקרית מהווה יותר מ-90% מההספק הכולל של כלי המכונה, וצריכת התנגדות ההזנה מהווה יותר מ-5 % מההספק הכולל של הכלי. אם כלי העיצוב משמש לעיבוד החוט במכונת CNC, עם הגדלת עומק החיתוך של הכלי, שטח המגע בין הכלי לחומר העבודה הופך גדול יותר, והתנגדות החיתוך גם עולה בהדרגה, מה שסביר להניח לגרום לרטט, לעיוות ולכיפוף של החלקים ולהוביל לחוסר יכולת להסתובב.
ניתן לראות שכלי העיצוב המסורתיים אינם יכולים לעמוד בדרישות העיבוד של ברגים רפואיים. כדי לשפר את שיטת העיבוד, נעשה שימוש בכלי הפיכת פרופיל NC 35°, ותוכנית המאקרו מורכבת כדי לשלוט בנתיב קצה הכלי שינוע בהתאם לפרופיל החוט. לאחר שקצה הכלי עבר דרך הפרופיל, הוא מוזן לתוך הסיבוב שכבה אחר שכבה. באופן זה, שטח המגע בין הכלי לחומר העבודה הוא ביסודו קבוע, וכוח החיתוך של הכלי בתהליך הסיבוב הוא ביסודו קבוע וקטן, ומתגבר על החיסרון ההולך וגובר של התנגדות החיתוך של כלי יצירת חוטים מסורתיים.
1 בחירת חומר הכלי
ברגים רפואיים משמשים בעיקר לחיבור של מפרקים מלאכותיים ועצמות אדם. הם צריכים להיות בעלי חוזק מסוים ועמידות בפני קורוזיה. לכן, נבחרה פלדת אל-חלד 1Cr18Ni9Ti עם חוזק מסוים ועמידות בפני קורוזיה ועמידות חומצה ואלקליות.
לסוג זה של נירוסטה יש את המאפיינים של חוזק גבוה, פלסטיות גבוהה והתקשות חמורה במהלך העיבוד. התנגדות החיתוך של הכלי גדולה במהלך החיתוך, מה שקל לגרום לעיוות רציני של ברגים רפואיים. הכלי קל ליצור גידולים חותכים בגלל טמפרטורת החיתוך הגבוהה שלו.
מכיוון שקל לייצר את הבורג הרפואי התקשות עבודה, מה שמקשה על העיבוד שלו, יש לבחור את הלהב בעל עמידות החום טובה, עמידות בפני שחיקה ומוליכות תרמית שאינה קלה לחיבור. במקביל, זה צריך להיות מקורר לחלוטין במהלך העיבוד. סביר לבחור בנוזל חיתוך על בסיס מים עם פיזור חום טוב.
2 מבנה וגודל של חלקי ברגים רפואיים
המפרט של הבורג הרפואי המוצג באיור למטה הוא M6-2.5 מ"מ × 55 מ"מ, הקוטר החיצוני הוא 6 מ"מ, הגובה הוא 2.5 מ"מ, רוחב החריץ התחתון הוא 0.4 מ"מ, רוחב החריץ העליון הוא 0.05 מ"מ, זווית השן היא 60 מעלות, האורך הוא 55 מ"מ, והקוטר המרבי של הקצה הימני הוא 11 מ"מ. בשל הקשיחות הלקויה של החלקים וגובה הברגים הגדול ביחס לקוטר, ישנם קשיים מסוימים כיצד לשפר את קשיחות ההידוק של חלקי העבודה וההכנה הסבירה של תוכנית המאקרו NC.
3 טכנולוגיית עיבוד
ברגים רפואיים מיוצרים בקבוצות קטנות. אם נעשה שימוש בשיטת ה-one clip one top כדי להפוך חוטים, בגלל הקשיחות הלקויה של חומר העבודה, הוא אינו מסוגל לשאת את כוח החיתוך, מה שיגרום לעיוות כיפוף באמצע חומר העבודה. לכן, בעת סיבוב חוטים, יש לתמוך בחומר העבודה לאורך כל התהליך כדי להבטיח שחומר העבודה יהיה יציב ואמין במתקן התמיכה ולמנוע חוסר יכולת לעיבוד של חומר העבודה עקב דפורמציה. יש צורך לתכנן מתקן תמיכה מיוחד לסיבוב הברגה לתמיכה בבורג.
גובה ההברגה של החלק גדול יחסית. על מנת להפחית את התנגדות החיתוך בעת חיתוך החוט ולמנוע עיוות של החלק, נבחר כלי סיבוב פרופיל 35 מעלות עם ציפוי קרביד טיטניום קרביד, ותוכנית המאקרו מורכבת באמצעות שיטת סינתזת הנתיב לחיתוך החוט שכבה אחר שכבה , מה שיכול להפחית מאוד את התנגדות החיתוך בעת סיבוב החוט ולשמור אותו באופן קבוע.
4 העיבוד של ברגים רפואיים מוצג באיור. השלבים הספציפיים הם:
① שני החלקים מעובדים יחד, כאשר נותרו 15 מ"מ נוספים באמצע כדי להקל על הידוק הצ'אק המרוכז בעצמי, ו-7 מ"מ נוספים נותרו בשני הקצוות כראש התהליך לקידוח החור המרכזי.
② מהדק אחד ואחד עליון מסובבים 6 מ"מ ו-11 מ"מ מקיפים.
③ מהדק 6 מ"מ בסיבוב סיבובי כדי להסיר את ראש התהליך, כך שגם החור המרכזי יוסר, ואז ניתן להפוך את שני הקצוות של החלק להתחדד מוחלט.
④ מהדק 11 מ"מ עגול, השתמש במתקן תמיכה כדי לתמוך במעגל של 6 מ"מ של בורג רפואי, והשתמש בתוכנית מאקרו כדי לסובב הברגה.
⑤ חתוך את שני הברגים המחוברים יחד כדי להבטיח שהאורך יהיה אחיד והגודל הוא 60 מ"מ.
⑥ השתמש בשולחן עבודה סיבובי אנכי כדי להדק על מכונת כרסום אופקית, והשתמש בחותך כרסום להבי מסור כדי לכרסם חריץ ברוחב 1.5 מ"מ.
5 תכנות מאקרו
תכנות מאקרו הוא המפתח בכל המרכיבים של עיבוד חלקים. כעת, תכנות מאקרו מבוצע לעיבוד חוט על מחרטת CNC FANUC0i. עקרון תכנות מאקרו: בכל פעם שהכלי קובע נקודה בצורת פרופיל החוט ומזיז גובה; הכלי חוזר לנקודת ההתחלה, מזיז נקודה לאורך פרופיל החוט, ואז מזיז גובה; לאחר הפיכת כל צורת השן, הפניית ההזנה השכבתית מתבצעת באמצעות היסט מערכת הקואורדינטות, ולבסוף הופכת צורת השן השלמה.
6 אמצעי זהירות בעיבוד ובדיקת איכות
במהלך העיבוד של ברגים רפואיים, יש לשלוט על השגיאה של גודל קוטר ה-excircle של 6 מ"מ בכ-0.04 מ"מ. אם השגיאה של קוטר ה-excircle גדולה, היא תגרום לצירוף מקרים גרוע בין החור חצי-מעגל בקוטר של 6 מ"מ במתקן התומך לבין ה-excircle של הבורג, התפקיד התומך של המתקן ייחלש, ורטט או חומר עבודה עיוות יתרחש במהלך הפנייה. יחד עם זאת, יש לשמור על הלהב חד בעת סיבוב החוט, ולא ניתן לשנות את הכלי באמצע, אחרת החוט עלול להיות מסודר.
השתמשו במיקרומטר כדי למדוד את גודל העיגול החיצוני של הבורג הרפואי בקוטר של 6 מ"מ, השתמשו במחוגה למדידת גובה ההברגה והשתמשו במשווה חספוס פני השטח כדי למדוד את ערך החספוס של הבורג Ra3.2 μ M בין אם זה עומד בתקן. לאחר הבדיקה, החלקים עומדים במלואם בדרישות הגודל ויכולים לעמוד בדרישות השימוש.
סיכום
באמצעות ניתוח העיקרון של עיבוד NC בורג רפואי, הושלם התכנון של מתקן תומך בורג רפואי ותכנות מאקרו, המממש את עיבוד ה-NC של ברגים רפואיים ומפצה על חסרונות רבים של ברגים רגילים שחול קר.
באמצעות שיטה זו, ניתן להשלים עיבוד אצווה קטן של ברגים רפואיים בעלות נמוכה יותר. שיטה זו של שימוש במכונות CNC לעיבוד ברגים רפואיים מספקת התייחסות לעיבוד של ברגים דומים עם חומרים מיוחדים.
