作為工作母機的機床工業,是一切制造業的基礎,隨著社會進步與技術的不斷創新,數控機床在醫療領域的運用也日漸寬廣。近一段時間來,多軸聯動的車銑復合中心機床在精密醫療器材制造領域的表現可圈可點,便是一個明證。

目前,多軸聯動數控機床加工的精密醫療器材零件,主要是骨科植入件(椎弓鉤、骨鋼板、骨螺釘、髖臼球等)與齒科植入件(種植體基臺、義齒模型等),當然還有心臟起博器零件、血液透析器零件等等。

這些零件特點是形狀復雜、材料堅韌,而棒料車銑復合
加工中心正是加工此類零件的理想工藝裝備。其關鍵則在於,機床經兩次裝夾後可對小型精密零件進行第六面加工。在這一領域,研究得較為深入的是瑞士、德囯和日本等囯的一些機床制造企業。

精密醫療器材加工的獨特之處

為什麼說車銑復合中心是這些零件的理想工藝裝備呢?回答這個問題之前,首先要了解精密醫療零件的特點所在。

首先,這類精密的小零件大多是小批量、多品種加工,取材一般為棒材,故自動送料的棒料數控
車床乃是首選的工裝對象,而且最好有正、副兩根主軸——因為正主軸尚需將未加工完畢的零件送到副主軸繼續加工。

其次,由於零件均是形狀不規則的異形件,僅僅靠回轉車削加工是不夠的,所以還得多工序換刀予以銑削,故而銑頭能作B軸轉擺的立式加工中心成了數控車床的工藝補充。

最後,由於要全自動完成零件加工,俗稱是六面加工,那麼零件的第二次裝夾也就自然而然地成了加工的關鍵所在。

車銑復合中心:勝任棒材零件的多工序自動加工
制造商所研發的產品爭奇斗艷,設計各有巧妙,下面舉些車銑復合中心的實例,來剖析這類機床的奧妙所在。

瑞士寶美技術(BUMOTEC)公司研發的S-191Linear車、銑、插、磨復合中心就是典型的加工棒料六面體零件的高效機床。其為7軸5聯動,布局為緊湊型斜床身結構,床身材料采用整體高強度抗振鑄鐵。

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圖1 瑞士寶美技術(BUMOTEC)公司研發的S-191Linear車、銑、插、磨復合中心

鑒於醫療器械零件的材質堅硬,故而機床剛性一定要強,正是考慮到這些關鍵要素,瑞士寶美公司采用有限元設計,并多次進行整機強度校驗,令機床在加工中游刃有余。

臥式安置的兩根車床主軸相對裝於床身的正面,左面是固定的正主軸,右側為副主軸,它可沿45°斜面進行立臥轉換,并可繞X軸進行A向回轉,同時又可作W軸的左右移動。

棒料由正主軸通孔自動送入,機床就對棒料露出的端部作車、銑加工。由於機床的兩根主軸可同步旋轉,故零件加工中棒料可自動從正主軸送入副主軸,隨後切斷一分為二。副主軸是六面加工的關鍵裝置,它接過正主軸傳來的零件,即可從水平位置轉90°至垂直向上位置,讓銑主軸加工露出的零件端部。

垂直設置的銑頭主軸由於可繞B軸回轉90°,同時銑頭的主軸箱本身能作上下、前後、左右運動。因此,它既可銑削正主軸裝夾零件所露出的零件右端部位,又可銑削副主軸所裝夾後露出的左端部位,鑒於上述功能,機床的兩根車削主軸經二次裝夾後,可對零件作六面加工。

另一家瑞士企業威力銘-馬科黛爾(Wellimin-Macodal)公司,也是一家專業生產多軸聯動加工中心的制造商,其推出的W508MT銑車復合加工中心,同樣能看成是棒材零件多工序自動加工的一個典范。

W508MT是一臺斜楔式床身型車銑復合加工中心,為立柱能沿Y向前後運動的動柱式立加,然而銑頭可作B軸擺動,整個立柱與下方滑臺作縱向X運動,由右端伺服電機驅動;左端是車削的正主軸,棒料通過正主軸通孔由液壓棒料輸送裝置送到指定位置,夾緊後對零件前端進行五軸銑車加工,隨後的加工就由位於機床前方的背主軸裝置完成了。

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圖2 W508MT的實物加工圖

這個背主軸裝置是威力銘-馬科黛爾公司的專利發明,它是個可繞Y軸回轉的多功能塔座,由三部分組成。中間是車削副主軸,左邊是自動定心虎鉗,右邊則是尾架。副主軸的功能是接正主軸傳來的棒料後將其夾緊;液壓自定心虎鉗將對工件作第六面加工;當加工細長軸零件時,由尾架頂進工件右端,以防<
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