微创手术刀刀杆的数控加工
【摘要】随着经济的发展和人们健康意识的提高，从医院的高端医疗器械的配备到便捷的家用医疗器械都将迎来高度的需求增长，将为国内医疗器械行业带来广阔的发展前景。该课题通过对“微创手术刀刀杆”的工件毛坯选择，工装选择，夹具选择，刀具选择等的工艺分析以及UG建模与CAM编程，在实际加工过程中解决所遇到的问题。加强了对医疗器械加工行业的了解，体会到医疗器械产品的高精度与高质量要求。
目录
引言 1
一、 微创手术刀刀杆图样 2
二、 工艺分析 3
(一) 毛坯的选择 3
（二）工装的选择 3
（三）夹具的选择 4
（四）刀具的选择 6
三、CAD建模与CAM编程 7
（一）CAD建模 8
（二）CAD编程 8
（三）CAM后处理程序 12
四、零件的实际加工 15
五、零件的检测 16
六、总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
医疗器械行业是一个多学科交叉、知识密集、资金密集型的高技术产业，进入门槛较高。随着改革开放的深入，国家支持力度的不断加大以及全球一体化进程的加快，中国医疗器械行业更是得到了突飞猛进的发展。昆山科森科技股份有限公司就是一家具有医疗事业加工部门的企业，本课题也是来自于该公司的一款微创手术刀部分零件。
本文着重于微创手术刀刀杆零件的数控加工以及工艺分析，对零件的加工技术要求做了一定的说明。工艺分析的主要内容有：
确定毛坯，选择合适的机床加工零件，明确加工内容。
选择合适的夹具，零件的定位，装夹方案。
选择刀具，合理的切削用量和进给参数。
UG CAD建模过程。
UG CAM编程方法以及后处理程序。
零件的实际加工和现场解决出现的工艺问题。
通过本论文的主要研究和描述，让我们加强了对医疗器械加工行业的了解，体会到医疗器械产品的高精度与高质量要求。
微创手术刀刀杆图样：
微创手术刀刀杆图样来自昆山科森科技股份有限公司，如图11所示：
/> 图11 零件工程图
技术要求：材料为铝管，材质较软，加工过程中要求轻拿轻放，加工完成后要求全检外观，毛刺、压伤、夹伤、碰伤等均为NG 品；采用专用成组夹具，装夹时应根据定位销定位夹紧，依照“装实、装正、装平”原则装夹，避免不必要的不良产生；未注公差为尺寸±0.1，角度±1o。
工艺分析：
毛坯的选择：
根据零件图的工艺分析，工件是一个管体零件。由于产品功能与装夹定位的需要，毛坯来料是已成形且具有凹槽的管体，具体尺寸为φ9.48mm×φ5.85mm×198mm。如图 21、22所示。
图21 原材 图22 原材侧端面
工装选择：
零件需采用“FANUC α—D14MIA”加工中心进行加工，机床如图23所示。
图23
“FANUC α—D14MIA”机床参数，机床参数主要如表21所示。
“FANUC α—D14MIA”加工中心是一款小型加工中心，其主要服务于机械、精密模具、IT精密零件、模型等各个行业，随着客户要求与加工领域的扩大，该机床与智能机器人融合的机床系统具有稳定运行、节约空间、高效生产等优势于一体。整体来说,该机床具有高速、高效率，高精度，高可靠性的性能特点。
高速、高效率：
该机床利用FANUC标准CNC31IB实现加工时间的缩短，FSSB高速刚性攻丝时，充分利用伺服电机放大器与主轴电机放大器之间的FSSB通信，实现高速刚性攻丝。快速进给时，在快速进给程序之间，不停止电机动作，缩短加工时间；利用DDR/DDRT实现高速分度，通过直接驱动方式，实现无反向间隙的高速，高精度加工。
对于工厂来说，时间意味着金钱，加工时间的长短取决着生产的产量。使用该机床就大大缩短了加工的时间，为公司获得更多的利润。
高精度：
追求高补偿精度的AI热位移补偿功能：不使用外部传感器，根据主轴和进给的动作状态，推测各轴方向的热位移量。利用最多可预约200个程序段的AI轮廓控制（选配功能），实现高精度加工和加工时间的缩短。可选择最佳控制方式的加工模式设定功能来实现高速、高精度的加工。
对于机床高精度的要求，有利于实现该产品在小孔等加工精度较高的尺寸。
高可靠性:
该机床可实现高维护性的故障诊断功能，发生警报时，在故障诊断监视画面中显示诊断信息，自动判断警报原因及向导。支持预防保养的绝缘劣化检测功能，通过本检测功能，可实行预防维护。通过各国家和地区来对应其的安全规格。
对于工厂得生产来说，机床的可靠性也决定着加工生产的稳定性。机床稳定，做出来的产品才会稳定。机床不可靠，经常发生故障，大大浪费了时间、金钱和人力，也会对公司的生产和盈利造成损失。
（三）夹具的选择：
选择合适的夹具对于生产效率来说至关重要。正确的选择夹具是高效生产加工的基础。目前，机械加工按生产量可分为两大类：一类是小批量生产类，适合单件、多品种的产品。一类是大批量生产类，适合少品种类型产品。对于本产品来说，自然属于后者，因此可优先考虑组合专用夹具。选择专用夹具，针对性强，适用于产品相对稳定，大批量生产的产品，可以获得较高的生产率和加工精度。
该微创手术刀刀杆属于圆柱形零件，不易装夹，且是成大批量生产的产品，所以需要采用多工位以及具有气动的专用夹具。专用夹具能够在一个周期内完成多个零件的加工，削减每个零件的装夹调试时间。可以避免不必要的操作，确保了加工的精度。而且可以装夹一般夹具无法装夹的零件。选用的具体如图24、图25、图26所示。
图24 夹紧原材 图25定位原材
图26由气缸紧固夹具
目录
引言 1
一、 微创手术刀刀杆图样 2
二、 工艺分析 3
(一) 毛坯的选择 3
（二）工装的选择 3
（三）夹具的选择 4
（四）刀具的选择 6
三、CAD建模与CAM编程 7
（一）CAD建模 8
（二）CAD编程 8
（三）CAM后处理程序 12
四、零件的实际加工 15
五、零件的检测 16
六、总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
医疗器械行业是一个多学科交叉、知识密集、资金密集型的高技术产业，进入门槛较高。随着改革开放的深入，国家支持力度的不断加大以及全球一体化进程的加快，中国医疗器械行业更是得到了突飞猛进的发展。昆山科森科技股份有限公司就是一家具有医疗事业加工部门的企业，本课题也是来自于该公司的一款微创手术刀部分零件。
本文着重于微创手术刀刀杆零件的数控加工以及工艺分析，对零件的加工技术要求做了一定的说明。工艺分析的主要内容有：
确定毛坯，选择合适的机床加工零件，明确加工内容。
选择合适的夹具，零件的定位，装夹方案。
选择刀具，合理的切削用量和进给参数。
UG CAD建模过程。
UG CAM编程方法以及后处理程序。
零件的实际加工和现场解决出现的工艺问题。
通过本论文的主要研究和描述，让我们加强了对医疗器械加工行业的了解，体会到医疗器械产品的高精度与高质量要求。
微创手术刀刀杆图样：
微创手术刀刀杆图样来自昆山科森科技股份有限公司，如图11所示：
/> 图11 零件工程图
技术要求：材料为铝管，材质较软，加工过程中要求轻拿轻放，加工完成后要求全检外观，毛刺、压伤、夹伤、碰伤等均为NG 品；采用专用成组夹具，装夹时应根据定位销定位夹紧，依照“装实、装正、装平”原则装夹，避免不必要的不良产生；未注公差为尺寸±0.1，角度±1o。
工艺分析：
毛坯的选择：
根据零件图的工艺分析，工件是一个管体零件。由于产品功能与装夹定位的需要，毛坯来料是已成形且具有凹槽的管体，具体尺寸为φ9.48mm×φ5.85mm×198mm。如图 21、22所示。
图21 原材 图22 原材侧端面
工装选择：
零件需采用“FANUC α—D14MIA”加工中心进行加工，机床如图23所示。
图23
“FANUC α—D14MIA”机床参数，机床参数主要如表21所示。
“FANUC α—D14MIA”加工中心是一款小型加工中心，其主要服务于机械、精密模具、IT精密零件、模型等各个行业，随着客户要求与加工领域的扩大，该机床与智能机器人融合的机床系统具有稳定运行、节约空间、高效生产等优势于一体。整体来说,该机床具有高速、高效率，高精度，高可靠性的性能特点。
高速、高效率：
该机床利用FANUC标准CNC31IB实现加工时间的缩短，FSSB高速刚性攻丝时，充分利用伺服电机放大器与主轴电机放大器之间的FSSB通信，实现高速刚性攻丝。快速进给时，在快速进给程序之间，不停止电机动作，缩短加工时间；利用DDR/DDRT实现高速分度，通过直接驱动方式，实现无反向间隙的高速，高精度加工。
对于工厂来说，时间意味着金钱，加工时间的长短取决着生产的产量。使用该机床就大大缩短了加工的时间，为公司获得更多的利润。
高精度：
追求高补偿精度的AI热位移补偿功能：不使用外部传感器，根据主轴和进给的动作状态，推测各轴方向的热位移量。利用最多可预约200个程序段的AI轮廓控制（选配功能），实现高精度加工和加工时间的缩短。可选择最佳控制方式的加工模式设定功能来实现高速、高精度的加工。
对于机床高精度的要求，有利于实现该产品在小孔等加工精度较高的尺寸。
高可靠性:
该机床可实现高维护性的故障诊断功能，发生警报时，在故障诊断监视画面中显示诊断信息，自动判断警报原因及向导。支持预防保养的绝缘劣化检测功能，通过本检测功能，可实行预防维护。通过各国家和地区来对应其的安全规格。
对于工厂得生产来说，机床的可靠性也决定着加工生产的稳定性。机床稳定，做出来的产品才会稳定。机床不可靠，经常发生故障，大大浪费了时间、金钱和人力，也会对公司的生产和盈利造成损失。
（三）夹具的选择：
选择合适的夹具对于生产效率来说至关重要。正确的选择夹具是高效生产加工的基础。目前，机械加工按生产量可分为两大类：一类是小批量生产类，适合单件、多品种的产品。一类是大批量生产类，适合少品种类型产品。对于本产品来说，自然属于后者，因此可优先考虑组合专用夹具。选择专用夹具，针对性强，适用于产品相对稳定，大批量生产的产品，可以获得较高的生产率和加工精度。
该微创手术刀刀杆属于圆柱形零件，不易装夹，且是成大批量生产的产品，所以需要采用多工位以及具有气动的专用夹具。专用夹具能够在一个周期内完成多个零件的加工，削减每个零件的装夹调试时间。可以避免不必要的操作，确保了加工的精度。而且可以装夹一般夹具无法装夹的零件。选用的具体如图24、图25、图26所示。
图24 夹紧原材 图25定位原材
图26由气缸紧固夹具
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