Корпуса суставов хирургических роботов, обработанные на станках с ЧПУ: прецизионные отверстия для подшипников и надежная сборка

Быстрый ответ

Корпуса шарниров хирургических роботов, обработанные на станках с ЧПУ, соединяют подшипники, двигатели, редукторы и секции роботизированных манипуляторов. Их ценность заключается в поддержании связей между этими компонентами посредством механической обработки, отделки и сборки. Надежное производство требует функциональных баз, контролируемого удаления материала, точных посадочных мест подшипников и контроля, проверяющего как геометрию, так и размер. Обработка на станках с ЧПУ предлагает гибкий путь для прототипов и мелкосерийного производства, особенно когда конструкции соединений все еще находятся на стадии доработки.

 Разработка медицинского оборудования меняет спрос на прецизионные детали

Разработка хирургического робота предъявляет к одному суставу несколько конкурирующих требований: структурную жесткость, компактную упаковку, низкую движущуюся массу и повторяемость сборки. Изменения в двигателе, редукторе, подшипниковом узле или трассе кабеля могут потребовать повторной доработки корпуса. Компонент, который работал в раннем прототипе, возможно, потребует существенных изменений перед производством.

Для инженеров аппаратного обеспечения проблема заключается в том, чтобы получить типичные детали достаточно быстро, чтобы оценить весь механизм. Визуальные модели не могут определить посадку подшипника, поведение крепежа или жесткость готового металлического корпуса. Protolabs определяет обработку на станках с ЧПУ как способ тестирования различных конструкций медицинских устройств с использованием материалов инженерного класса со свойствами, характерными для конечной детали.

Для менеджеров по закупкам задача состоит в том, чтобы обеспечить поставки небольших партий, не платя за ненужные инструменты и не соглашаясь на нестабильное качество. Графиками разработки становится трудно управлять, когда прототипы требуют ручной подгонки, в отчетах об инспекциях отсутствуют функциональные характеристики или при окончательной отделке неожиданно изменяются размеры.

Обработка с ЧПУ меняет этот рабочий процесс, обеспечивая прямой путь от исправленных данных САПР к тестируемым компонентам. Он поддерживает итерацию проектирования и последующее мелкосерийное производство при условии, что изменения, требования к материалам и критерии приемки остаются под контролем. 

 Типовые корпуса шарниров и сопутствующие компоненты

Сопутствующие специальные компоненты хирургического робота включают фиксаторы подшипников, торцевые крышки, монтажные пластины и прецизионные валы. Совместное рассмотрение сопрягаемых компонентов может выявить проблемы с набором допусков, которые могут не быть видны на отдельном чертеже корпуса.

 Проблемы обработки, определяющие качество сборки

Посадка подшипника, форма и выравнивание плеч

Прецизионная обработка отверстий подшипников должна учитывать диаметр, конусность, округлость и геометрию плеч. Отверстие может соответствовать двухточечному размеру, но при этом не соответствовать требованиям к форме.

Выбор посадки зависит от подшипника, нагрузки, материала корпуса, температуры и предполагаемого зазора или предварительного натяга. Руководство SKF отличает рекомендации по стандартным седлам от требований конкретного применения и отмечает различные соображения в отношении корпусов из легких металлов. Поэтому применение H7 без разбора может быть нецелесообразным.

Искажение в тонкостенных корпусах

Глубокие карманы и тонкие стенки повышают чувствительность к напряжению заготовки и усилию зажима. Если приспособление сжимает гнездо подшипника во время чистовой обработки, после освобождения это гнездо может стать овальным.

Таким образом, обработка посадочного места подшипника роботизированного шарнира должна учитывать как поддерживаемые условия обработки, так и заданные условия проверки. Дальнейшее затягивание зажимов не обязательно улучшит конечный результат.

Ошибки между функциональными осями

Контроль соосности отверстий подшипников зависит от поддержания постоянного эталонного значения во всех соответствующих операциях. Повторный зажим может изменить соотношение между противоположными седлами подшипников, пилотами двигателя и монтажными поверхностями.

Обзор хирургического робота с корпусом GD&T должен различать положение оси, форму поверхности и биение. Каждый из них контролирует разные аспекты компонента и требует подходящего метода проверки.

Качество отделки и кромки

Анодирование влияет на конечные размеры. Седла подшипников, установочные направляющие и резьбовые элементы требуют определенных припусков на маскировку или механическую обработку. Заусенцы на входах в отверстия и кабельных проходах также могут затруднить сборку или повредить соседние компоненты.

 Технические решения и опубликованный производственный кейс

Постройте процесс на основе функциональных данных

Выберите опорные точки в соответствии с расположением корпуса в сборке. В зависимости от конструкции опорную систему могут образовывать монтажная поверхность, отверстие главного подшипника и элемент синхронизации. Подтвердите эту иерархию перед проектированием и программированием прибора.

Следующие значения являются иллюстративными целями проверки чертежей, а не универсальными требованиями или гарантированными возможностями Даванга:

Отделение черновой обработки от окончательного контроля посадки

Перед обработкой посадочных мест подшипников удалите большую часть материала. По возможности сбалансируйте обработку карманов, сохраняйте опору вокруг тонких сечений и восстанавливайте деталь после значительного удаления припуска.

При первоначальном припуске на планирование может оставаться радиальный припуск 0,3–0,5 мм после черновой обработки и 0,05–0,15 мм перед чистовым растачиванием. Эти значения должны быть скорректированы с учетом измеренной деформации, доступа к инструменту и процесса отделки.

Используйте опорные фиксирующие подушки или специальные мягкие губки, направляя зажимную нагрузку на прочные детали. Там, где это возможно, обработайте соответствующие отверстия и уступы за один установ.

Проверка данных резки при фактической настройке

В качестве проработанного примера планирования трехзубая концевая фреза из твердого сплава 6061-T6 диаметром 10 мм со скоростью 300 м/мин дает примерно 9550 об/мин. При 0,04 мм на зуб расчетная подача стола составляет примерно 1146 мм/мин.

Они соответствуют стандартным соотношениям n = 1000Vc/(πD) и vf = n × z × fz. Это примеры расчетов, а не проверенные настройки для каждого корпуса. Рекомендации поставщика инструмента, зацепление, вылет, жесткость стенки и эвакуация стружки определяют окончательные параметры.

Опубликованный кейс: передача данных и доступ к проверке

WayKen описывает компонент трансмиссии хирургического робота с высокими требованиями к биению. В опубликованном отчете сообщается о специальном приспособлении, которое ограничивало отклонение переноса до 0,01 мм. В нем также описаны трудности доступа для проверки, которые потребовали использования датчика Renishaw STAR меньшего размера. Компания сообщает об успешной доставке и клиентском тестировании.

Это дело третьей стороны, касающееся компонента передачи, а не жилищного проекта Даванга. Его актуальность для корпусов является инженерным уроком: заранее определите функциональную точку отсчета, проконтролируйте перемещение оснастки и подтвердите доступ к измерениям перед обработкой. Элемент, который можно точно вырезать, все равно нуждается в надежном методе приемки.

Для шарнирных корпусов примените этот урок, измеряя отверстия на разной глубине, проверяя взаимосвязи между базами и независимо оценивая критическую форму, когда это необходимо. Согласуйте, происходит ли окончательная приемка до или после обработки поверхности.

 Dawang Precision: мощность, соответствующая производственному маршруту

Dawang Precision имеет 26-летний опыт производства и более 400 современных станков, включая пятикоординатные обрабатывающие центры Röders и Mazak.

Эта база оборудования предоставляет возможности при оценке сложных корпусов хирургических роботов. Эффективное снабжение начинается с выбора подходящего процесса: токарная обработка доступных цилиндрических интерфейсов, фрезерование карманов и монтажных элементов, а также пятиосная обработка там, где это оправдано сокращением доступа или наладки.

Наша команда инженеров может рассмотреть стратегию базовых данных, доступ к инструментам, требования к приспособлениям, припуски на чистовую обработку и потребности в проверке перед составлением предложения. Раннее выявление этих проблем помогает сократить количество неизбежных изменений в программном обеспечении и переработок сборки.

Для закупок в предложении должны быть указаны материал, количество, версия чертежа, отделка, проверка критически важных функций и этапы доставки. При подтверждении времени выполнения заказа необходимо учитывать доступную мощность, подготовку оборудования и внешнюю отделку. Обучение прототипу должно быть перенесено в серийный процесс посредством требований к контролируемому производству и проверке.

 Отправьте свои чертежи STEP и PDF на бесплатную проверку DFM

Планируете корпус сустава хирургического робота, изготовленный на станке с ЧПУ? Отправьте свою модель STEP и чертеж в формате PDF команде инженеров Dawang Precision для бесплатной оценки DFM.

Укажите характеристики подшипников, марку материала, обработку поверхности, критические GD&T, объемы прототипа и производства, а также запланированную дату поставки. Мы ответим в течение 24 часов и предоставим отзыв о производстве и информацию, необходимую для подготовки предложения.