医疗器械髋臼杯的加工工艺分析
【】本课题主要讨论医疗器械髋臼杯的的加工工艺分析。加工前需要了解到数控机床对髋臼杯产品加工的各种尺寸以及粗糙度等精密要求。对加工过程中可能出现的问题要了解并做好防范准备，比如铣削中出现刀具磨损会影响到工件的粗糙度，所以要时刻注意刀具的使用寿命并及时更换。加工前后也需要保养好机器的清洁以及刀具的更换。如果加工出来的工件尺寸不合格有些可以手动去修正，严重的便只能作废品，所以加工中要仔细操作。工件加工出来后需要仔细进行一番检验，需要用到多种检验仪器以确保工件的合格，所以操作工还需要了解多种检验仪器的使用 ，其中最主要的是使用三坐标进行检测，所以三坐标的使用也必须掌握。
目录
引言 1
一、 数控加工简介 2
（一）数控加工特点 2
（二）数控机床简介 2
二、零件分析 3
（一）髋臼杯外观 3
（二）材料选用 4
（三）产品工艺分析 4
三、工艺设计 5
（一）加工路线 5
（二）选择刀具 6
（三）加工工艺卡片 7
（四）产品的外观检测仪器 8
四、实际加工 9
（一）准备机床 9
（二）准备工件 9
（三）准备刀具 9
（四）夹具准备 9
（五）程序准备 11
（六）操作步骤 11
五、加工后处理 12
（一）典型尺寸的测量 12
（二）产品三坐标测量使用 12
总结 14
参考文献 15
谢辞 16
附录A CNC加工程序 17
引言
医疗器械，是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品，包括所需要的软件；其用于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的手段获得，但是可能有这些手段参与并起一定的辅助作用；目的是疾病的诊断、预防、监护、治疗或者缓解；损伤的诊断、监护、治疗、缓解或者功能补偿；生理结构或者生理过程的检验、替代、调节或者支持；生命的支持或者维持；妊娠控制；通过对来自人体的样本进行检查，为医疗或者诊断目的提供 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
信息。个人实习期所担任的岗位是数控实习生，负责利用数控机床加工高精密产品，其中便包括髋臼杯，属于医疗器械髋关节假体髋臼系统。本次课题主要介绍髋臼杯产品的制造及设计流程。
一丶数控加工简介
（一）数控加工特点
数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比在通用机床上加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和进给路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，对每种数控机床的加工精度都非常了解，否则就无法全面考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。
（二）数控机床简介
髋臼杯作为医疗器械产品属于高精密产品，所用机器是日本森精机高精密数控机床，是森精机制作所得复合加工NZ系列NZ2000机型（如图11）。
图11 NZ2000机床
NZ2000机床非常适用与高精度产品的加工，里面配有良好的冷却系统以及急停系统，分别有两个刀塔和两个卡盘会对工件同时进行加工。具有重切削性能和高速性能。底部也有高效的排削系统，加工过程中的废削会被慢慢送出机床外的废削箱，以保证机床内部的清洁维护机床。
二、零件分析
（一）髋臼杯外观
作为医疗器材的髋臼杯最终仿制出了如图22所示的产品
图21 产品最终成品
图22 产品三维建模
（二）材料选用
我们这个产品的零件的材料选用的是CoCrMo，CoCrMo合金具有耐疲劳性好和抗拉强度高的优点，因此它适合应用在需要寿命长且不会骨折或应力疲劳处，例如髋关节处的人工关节，对于将植入物深深埋入股骨骨髓导管中这个困难且昂贵的手术而言，这个优点是很重要的。 （三）产品工艺分析
图23 产品半剖视图
图24 产品部分剖视图
图23,24为髋臼杯的CAD剖视图，由上面标注尺寸得知其精度达到0.01mm，宽度以及高度也有规定标注，不同型号图纸的宽高也会不一样。髋臼杯大体模型类似一定厚度的环杯，外面是一个光滑半圆面，内部加工进行更深度的掏空，且有两个内环需要进行车槽。
三、工艺设计
（一）加工路线
图31 产品毛坯
图31所示，图为髋臼杯加工前的毛坯，加工毛坯需要用两个刀塔分别对工件的内孔和外圆进行粗精加工。
进行加工前需要把刀塔1和刀塔2的全部刀拆下换上新刀。全部刀位换上新刀之后便进行刀塔1的加工,首先需要对内孔进行粗车断面和倒角，粗车好后机床自动换刀位进行精车倒角，继续更换刀位进行钻孔，而后进行粗车内孔以及半精车内孔，上面进行一轮粗车半精车后便进行外圆的最后精车结尾，分别需要两把刀对内孔和槽精车，最后一把刀继续精车一遍内孔便结束了刀塔1对工件的一半加工。
刀塔2便是对工件外圆的一个加工，是在刀塔1完成内孔加工结束后取下用另一个夹具夹装好放第二个主轴上进行加工，相比于前面的刀塔1的加工，第二次的加工步骤少了一些，需要用到四把刀，首先需要粗车端面和外圆，然后对外圆和端面继续进行半精车，半精车结束后便单独对外圆继续进行一次半精车，而后便是精车一遍球面。
（二）选择刀具
加工全过程一共用了9把不同类型刀具如图（32），由于毛坯料属于钴珞合金，是难加工的材料，在选择刀具时要从刀片槽型，刀片材质，切削速度三个方面着手。
图32加工产品刀具
（三）加工工艺卡片
表31 髋臼杯加工工序
刀塔号
刀号
加工的一个或几个关键特征
可调整刀补
刀塔1
（卡盘1）
T16
粗车端面和倒角
X,Z
T02
精车倒角
X.Z
T04
钻孔
Z
T06
粗车内孔
X.Z
T12
半精车内孔
X.Z
目录
引言 1
一、 数控加工简介 2
（一）数控加工特点 2
（二）数控机床简介 2
二、零件分析 3
（一）髋臼杯外观 3
（二）材料选用 4
（三）产品工艺分析 4
三、工艺设计 5
（一）加工路线 5
（二）选择刀具 6
（三）加工工艺卡片 7
（四）产品的外观检测仪器 8
四、实际加工 9
（一）准备机床 9
（二）准备工件 9
（三）准备刀具 9
（四）夹具准备 9
（五）程序准备 11
（六）操作步骤 11
五、加工后处理 12
（一）典型尺寸的测量 12
（二）产品三坐标测量使用 12
总结 14
参考文献 15
谢辞 16
附录A CNC加工程序 17
引言
医疗器械，是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品，包括所需要的软件；其用于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的手段获得，但是可能有这些手段参与并起一定的辅助作用；目的是疾病的诊断、预防、监护、治疗或者缓解；损伤的诊断、监护、治疗、缓解或者功能补偿；生理结构或者生理过程的检验、替代、调节或者支持；生命的支持或者维持；妊娠控制；通过对来自人体的样本进行检查，为医疗或者诊断目的提供 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
信息。个人实习期所担任的岗位是数控实习生，负责利用数控机床加工高精密产品，其中便包括髋臼杯，属于医疗器械髋关节假体髋臼系统。本次课题主要介绍髋臼杯产品的制造及设计流程。
一丶数控加工简介
（一）数控加工特点
数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比在通用机床上加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和进给路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，对每种数控机床的加工精度都非常了解，否则就无法全面考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。
（二）数控机床简介
髋臼杯作为医疗器械产品属于高精密产品，所用机器是日本森精机高精密数控机床，是森精机制作所得复合加工NZ系列NZ2000机型（如图11）。
图11 NZ2000机床
NZ2000机床非常适用与高精度产品的加工，里面配有良好的冷却系统以及急停系统，分别有两个刀塔和两个卡盘会对工件同时进行加工。具有重切削性能和高速性能。底部也有高效的排削系统，加工过程中的废削会被慢慢送出机床外的废削箱，以保证机床内部的清洁维护机床。
二、零件分析
（一）髋臼杯外观
作为医疗器材的髋臼杯最终仿制出了如图22所示的产品
图21 产品最终成品
图22 产品三维建模
（二）材料选用
我们这个产品的零件的材料选用的是CoCrMo，CoCrMo合金具有耐疲劳性好和抗拉强度高的优点，因此它适合应用在需要寿命长且不会骨折或应力疲劳处，例如髋关节处的人工关节，对于将植入物深深埋入股骨骨髓导管中这个困难且昂贵的手术而言，这个优点是很重要的。 （三）产品工艺分析
图23 产品半剖视图
图24 产品部分剖视图
图23,24为髋臼杯的CAD剖视图，由上面标注尺寸得知其精度达到0.01mm，宽度以及高度也有规定标注，不同型号图纸的宽高也会不一样。髋臼杯大体模型类似一定厚度的环杯，外面是一个光滑半圆面，内部加工进行更深度的掏空，且有两个内环需要进行车槽。
三、工艺设计
（一）加工路线
图31 产品毛坯
图31所示，图为髋臼杯加工前的毛坯，加工毛坯需要用两个刀塔分别对工件的内孔和外圆进行粗精加工。
进行加工前需要把刀塔1和刀塔2的全部刀拆下换上新刀。全部刀位换上新刀之后便进行刀塔1的加工,首先需要对内孔进行粗车断面和倒角，粗车好后机床自动换刀位进行精车倒角，继续更换刀位进行钻孔，而后进行粗车内孔以及半精车内孔，上面进行一轮粗车半精车后便进行外圆的最后精车结尾，分别需要两把刀对内孔和槽精车，最后一把刀继续精车一遍内孔便结束了刀塔1对工件的一半加工。
刀塔2便是对工件外圆的一个加工，是在刀塔1完成内孔加工结束后取下用另一个夹具夹装好放第二个主轴上进行加工，相比于前面的刀塔1的加工，第二次的加工步骤少了一些，需要用到四把刀，首先需要粗车端面和外圆，然后对外圆和端面继续进行半精车，半精车结束后便单独对外圆继续进行一次半精车，而后便是精车一遍球面。
（二）选择刀具
加工全过程一共用了9把不同类型刀具如图（32），由于毛坯料属于钴珞合金，是难加工的材料，在选择刀具时要从刀片槽型，刀片材质，切削速度三个方面着手。
图32加工产品刀具
（三）加工工艺卡片
表31 髋臼杯加工工序
刀塔号
刀号
加工的一个或几个关键特征
可调整刀补
刀塔1
（卡盘1）
T16
粗车端面和倒角
X,Z
T02
精车倒角
X.Z
T04
钻孔
Z
T06
粗车内孔
X.Z
T12
半精车内孔
X.Z
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/667.html
