优化数控编程过程、缩短加工周期

来源:荣格国际金属加工商情

发布时间:2019年4月9日下午 08:04:02

随着医疗器械变得越来越精细复杂,对机加设备的性能要求也越来越高,制造业只有不断发展新技术、新设备、新工具,才能满足越来越苛刻的加工质量要求,生成出高精密的医疗器械零部件。 这篇文章展示了 Mastercam 的两个应用案例,讨论了它是如何被用来优化数控编程过程,缩短加工周期的。

近年来,医疗保健行业的发展异常活跃,因此医疗器械制造商们面临的市场竞争也是异常激烈,医疗设备行业 正从传统的基于营销的经营方式,转向由突破性技术创造高收益的经营理念。在这样的背景下,两家医疗器械公司 Orchid Design 和 Nexxt Spine 使用 Mastercam 计算机辅助制造软件,优化了数控编程过程,精简了加工流程。

用 Mastercam 软 件来完成膝关节植入体的精密加工程序

案例 1

 

第一个案例, 讨论了如何应用 Mastercam 软件缩短医疗设备原型机的交付时间,这样客户可以更快地将他们的产 品推向市场。Mastercam 可以和车床、2 轴和 4 轴加工中心相连接,提供与机加要求相适应的夹具设计工具,并支持零件多视角查看功能。此外,Mastercam 中的表面模拟功能可以自动生成工件的轮廓加工 刀具轨迹。加工仿真功能可以有效降低废 品率,减少返工时间。

Orchid Design 是美国一家医疗器械工程承包商,他们提供原型机的开发和制造以及相关的技术服务。当他们加入到 Orchid骨科解决方案有限责任公司(Orchid Orthopedics Solutions LLC)旗下时,他们接到的第一份业务订单是负责安装一套制造系统, Orchid 骨科公司的 9 个分公司中 有 5 个都在使用类似的制造系统。Orchid Design 的每一个订单从原型机或者小批量生成的加工作坊转移到公司的批量化生产车间时,都需要经过一个完全的制造验证过程。Orchid 选择使用 Mastercam 软件, 因为它可以应用于一系列的产品开发过程 中,从概念设计到产品工程、原型设计, 以及基于解剖实验结果的产品改造,再到最后的小批量试制工程中。

Orchid Design 公司的原型机开发部 经理 Ron Calahan 对此进行了详细的解释, 他说 :“在我们部门,大部分零件的交货期都是 2-3 周。但是在一些特殊的紧急情 况下,客户早上给我们设计模型,希望下午下班前就能见到实物,现在这样的情况 越来越多了。CAM 系统可以帮助我们完美解决原型机零件的快速制造问题。”

精确的数控刀具轨迹程序

Orchid Design 公司通过使用 Mastercam,可以将 SolidWorks 或 Pro Engineer 软件创建的医疗器械模型导入进来,并快速生成精确的数控刀具轨迹程序, 供数控制造部门使用。刀具轨迹一旦创建成功,工程师们还可以使用 Mastercam 软件的 CAD 功能来设计与之相匹配的工装夹具,以最少的装夹次数、最高效快速的加工方式来完成生产制造过程。

最近,一个在五轴铣削加工中心上需要整整 8 个小时的加工才能完成的零 件,经过刀具轨迹重新优化后,只用不到原来一半的时间就可以完成加工。Orchid Design 公司的客户迅速通过了工件试制、 工程变更过程,产品很快就投放市场。 与此同时,Orchid Design 公司还引进了 CAM 压缩编程技术,这就让整个项目的流程变得更顺畅更稳定了。

当谈到这一点时,Calahan 说道:“我 们的设备包括一台 Haas 五轴铣削加工中 心,一台四轴线切割机,一台 Prototrac 数控车床,以及一台 Citizen L20 瑞士式车床。我们的许多零部件模型都是用 pro E 或 SolidWorks 软件创建的。只要将它们直接导入 Mastercam 系统中,就能够生成相应的刀具轨迹程序了。”

案例 2

第二个案例讨论了如何在不牺牲产品质量的前提下, 缩短医疗器械产品的交付周期。这里使用的解决方案是 Mastercam Mill,它的刀具轨迹生成功能更加强大,能够 进一步加快数控编程的速度,进而提高数控机床的生产效 率。而它的模拟仿真功能则减少了潜在的加工误差,让整个 CAM 流程更加优化。

缩短加工周期

在 Elsbury 创办 Nexxt Spine 公司时,他就决心将生产制造部门保留下来,这样公司就可以快速生产出受外科医生青 睐的定制化手术器械产品了。这种经营策略的关键所在,就是利用 Mastercam 软件的强大功能来持续精简加工程序,缩短加工周期。

Beau Riser 是 Nexxt Spine 公司的一名数控编程工程师, 他一半以上的工作时间都是在 Mastercam 软件系统中编写人工植入体和医疗器械零件的加工程序。另一半时间则用在编写原型实体零部件的加工程序上,这些原型体都是与外科医 生合作开发的。为了能够以更快的速度完成程序编写工作, 并确保加工程序的准确性和高效性,Riser 找出了 Mastercam 软件中最有效的一组工具来优化他的工作流程,这些工具包括:

● Xform Project Xform Project

用于确保程序中创建的几何形体是准确无误的 。

● 动态刀具轨迹仿真

动态刀具轨迹仿真具有“材料感知”功能,可以模拟主 轴在高速转速下以最小的切削量进行加工,同时可以自动调整刀具的进给量、速度、进给点和停留点,来实现更高的切削速度和更少的刀具磨损。

● 修剪工具

修剪工具可以快速生成刀具轨迹,用以去除聚醚醚酮材 料制成的颈椎植入体上的毛刺和锐边。

● 模拟工具

模拟工具用于验证材料切削过程的合理性和检测干涉情况。

● STL 对比工具

STL 对比工具用来比较 Mastercam 中的模型与 CAD 模型是否一致,从而保持加工的准确性。

● 后处理程序

Riser 与 Mastercam 的销售服务人员进行了紧密合作来不断完善后处理程序,这样一来数控机床操作人员,将工件 安装到位,无需任何调整和设置,只需按下运行按钮,机加过程就能自动完成。

在提到对 Mastercam 软件刀具轨迹生成功能的看法时, Riser 说道:“我用 Mastercam 软件编程已经有 8 年时间了,我 看到随着软件版本的不断升级,工具轨迹生成程序也在不断完善。现在,我用它编写加工程序又精简了不少。”

 

 

□ 本文译自印度 Efficient Manufacturing 杂志

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