CN102917665A - 具有不同表面光洁度的零件及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过烧结生产并且具有很好区分的表面光洁度区域的零件，包括由烧结工艺产生的粗糙区域，粗糙度由烧结工艺中使用的颗粒的尺寸确定，以及已经经受三维加工工艺的抛光区域。在获得包含待生产零件的表示的文件后，该方法包括：选择要提高的零件；借助于烧结生产零件；并且随后让零件经受自动、半自动或指导的程序产生，以使得，借助于加工，提高的零件减少。从而，所得到的零件就成本而言是经济的并且在加工区域中展示非常高的精度，9级公差，以及零件敏感区域中改善的光洁度、组织以及精加工。

Description

具有不同表面光洁度的零件及其生产方法

技术领域

本发明的目标是具有不同表面光洁度的零件及其生产方法。如本发明的标题所言，零件在易于区分的区域中具有不同的表面光洁度，从而每个区域提供一系列有利特点以便于随后使用。

本发明的特征在于，零件借助于接合工序制造，通常首先通过烧结工艺，而随后加工零件的某些区域，给它们提供不同的表面光洁度。

至于制造工序，本发明的特征在于，零件借助于烧结工艺制造并且随后借助于三维加工来处理，从而获得借助于烧结工艺制造的具有高精度和公差的零件。

作为本发明目标的工序的特征还在于步骤的性质和顺序，从而能借助于烧结工艺获得具有高精度和优化公差极限的零件。

这个工序将源自借助于烧结工艺制造以及借助于三维加工制造的优点充分地组合，从而获得在某些区域具有非常高精度、几何形状复杂的零件，从而改善设计和制造时间，以及因此改善成本。

背景技术

烧结工艺包括粉末或压实金属、陶瓷或塑料在低于混合物熔化温度的温度下的热处理，由于颗粒之间产生的强结合，这增强了零件的强度和抗力。

另一方面，加工工艺，尤其是三维加工，主要包括用装备有数个刀片（已知为由硬质金属制成的齿、唇缘或小板）的旋转工具切割已加工材料。这些之后是在工作台能移动的几乎任何方向上的向前运动，从被加工零件紧固于其上的工作台编程。

在需要高精度和昂贵材料的零件的制造工艺中，烧结工艺已经获得了非凡的成本减少，并且尽管所获得的公差和精度是可接受的，这些仍然能改进，因为它们受烧结工艺中使用的粉末颗粒尺寸的制约。另一方面，加工工艺比如铣削中弃置材料的量相对较大，还有用于工艺的时间，其显著地增大了制造工艺的成本。然而，所获得的精度相当好。

尽管借助于烧结工艺的零件制造容易、廉价且高效地获得了复杂的零件，但是这些零件的几何形状可能需要高精度，尤其在需要与其他零件完美机械配合的区域中。另外，迄今为止所制造的零件可能需要这些零件的表面具有不同等级的光洁度以获得源自不同表面光洁度的进一步优点。

因此，本发明的目标是开发能借助于烧结工艺制造的零件以及在不同区域中获得不同等级的精度，以及获得源自它们的表面光洁度的优点。

而且，在另一方面，本发明的目标是开发一种高精度零件制造方法，其组合了烧结工艺和三维加工的优点，其中成本尽可能地低同时所获得的精度和公差是最好的。

发明内容

首先，为了实现获得借助于烧结工艺制造的零件（其在不同区域中实现不同程度的精度）以及源自表面光洁度的随后优点的目标，作为本发明目标的零件借助于烧结工艺制造并且在易于区分的区域中呈现不同的表面光洁度；在一个区域中由烧结工艺获得的光洁度具有作为烧结工艺中使用的粉末的颗粒尺寸的结果的粗糙度，并且在其他区域中平滑光洁度是所述零件经受三维加工工艺的结果，从而获得具有两个完美区分开的表面光洁度的单个零件。

由于零件在易于区分的区域中呈现不同的表面光洁度，实现了三个目标：

—一方面，在需要与其他零件完美机械配合的区域中具有高精度的零件。这些区域是已经在借助于烧结工艺制造后经受三维机械工艺的那些。

—另一方面，在零件的各个区域上表面粗糙度不同，因为一些区域呈现由于已经借助于烧结工艺制造而呈现一定程度的粗糙度，因为其制造中使用的颗粒粉末的尺寸的缘故。所述粗糙度用来改善借助于粘合剂或类似材料与其他零件或材料的紧固。

—由于零件已经借助于烧结工艺制造，能获得具有复杂几何形状的零件（能在空间中限定的任何几何形状）；其他制造技术不可能获得的几何形状。

为了低成本且高精度和公差地实现零件制造工艺的提出目标，已经开发了一种制造工艺，其开始于借助于烧结工艺的零件并且经受一系列改善其精度和公差的后续步骤。

通常，所有这些制造工艺开始于STL文件，不过这能应用于可有效表示待制造零件的任何其他格式。STL格式是包含所设计目标的几何形状描述的标准立体光刻格式，使用借助于三角形的近似。

一旦文件是STL格式，由于其位置或功能而需要更大精度的零件的敏感区域局部地或整体地扩增。该扩增无需字面地理解，因为其能用具有预定形状或在扩增区域中或某一形状之处允许随后三维加工的任何其他构造来进行。

一旦已经获得和准备好文件，其然后借助于烧结工艺进行制造。

此后，所制造的零件能可选地经受中间热处理工艺以释放金属应力（relax the metals）。

此后，在视为敏感的区域中加工原始和设想的最终几何形状，该区域的几何形状已经通过执行自动、半自动或指导的铣削（4）的产生程序而保存、提取或产生。在零件的敏感区域中借助于自动加工获得非常高的精度。

这个三维加工在应当能到达和反射空间中的任何点的机器中执行。

在这点上，定中和基准工序是关键性的和基本的。为此工作最好地装配的机器是具有5个可控轴（3个用于定位并且2个用于空间方向）的铣削机器或市场上已知为具有4+1轴的那些。

最后，零件被切割并准备好输送。

在烧结制造工艺中获得的精度和公差小于在加工工艺中获得的精度和公差的事实源自于所使用材料和所经受工艺的性质。因而，在铬和钴粉用于烧结工艺中时，所使用颗粒的厚度在36和54微米之间，或甚至更高，这带来了物理压实限度。另外，应力、扭曲或折叠能由于烧结工艺本身所引起，这以纳秒级的非常短的时间间隔施加热。

烧结的零件能此后能在没有扩增情况下直接矫正。然而，在某些情况下，铣削机可能不与材料接触，因为烧结工艺产生了壁厚差异。因此，借助于烧结工艺获得的零件的直接加工将不会实现期望结果。

由于零件经受局部或全局的扩增工艺，那么能让零件经受实现准确凹陷的加工工艺。这实现了相比仅由烧结获得的零件而言具有更大精度和公差（9级）的零件。另外，成品的质量、组织和完成相比直接由烧结工艺获得的而言更好。

作为本发明目标的零件能应用于需要具有复杂几何形状零件的任何工业或部门，这些零件能快速且容易地制造并且在某些区域中具有高精度。尤其，它们能应用于例如医学、牙科、精密机械、汽车、航空和海军部门中。

也是本发明目标的工序也能应用于需要具有复杂几何形状零件的任何工业或部门，这些零件能快速且容易地制造并且在某些区域中具有高精度。尤其，它们能应用于例如医学、牙科、精密机械、汽车、航空和海军部门中。

附图说明

为了完成描述以及为了提供对本发明特点的更完全理解，本描述性文档附有一组附图或示图。考虑到无限可能性，不管是功能性的还是美观性的，这些仅呈现为指导。这些示图将提供对作为本发明目标的设备的创新性和优点的更好理解。

图1示出作为本发明目标的制造工艺的步骤。

图2示出具有标识为扩增件的轮廓的牙齿零件的透视图。

图3示出在烧结后放置于零件中的敏感特点的提取的细节图。

图4示出牙科零件的敏感零件的加工的特定细节图。

具体实施方式

下面是基于图示对所提出的本发明的优选实施例。

图1示出构成制造工艺的步骤。

因而，一旦已经接收到表示待制造零件的文件，就执行某些区域的局部或全局扩增（1）。该扩增包括限定扩增的轮廓（6），如图2所示，并且然后沿着零件的选定区域延伸所述扩增；换言之，如同牙冠沿着牙齿零件放置。

该扩增的目的是在三维加工后获得更大精度和公差的区域。对于牙齿零件的情况，例如，这些是实现将元件准确放置于移植体或放置胶合牙齿零件所必须的。

在一个可能实施例中，文件的格式能是STL格式。

如果文件是其中零件已经扩增的STL格式，则实施借助于烧结的制造（2）。

在制造工艺之后让由烧结获得的零件经受中间热处理工艺（3）以对金属消除应力是可选的和非强制性的。这个中间热处理工艺包括将零件经受通过快速爬升的温度增大而获得的1000°C温度并且随后在室温下冷却。

此后，在烧结（2）之后或在中间热处理工艺（3）之后，零件经受工艺后处理，包括使用具有至少5轴的机器进行三维加工（4），包括市场上已知为4+1轴的机器。

铣削（4）仅在一般与扩增区域相一致选定区域或在具有用于随后扩增的形状的区域上执行。

最后，将零件彼此切割或分离（5）用于随后输送。

图3示出一组零件，在该实例中是牙齿零件，但是能是任何其他种类的零件。敏感零件在该实例中已经扩增以获得用于将元件放置于移植体上或放置胶合零件的准确加工。

图4详细示出在烧结后使用铣削的用于准确加工放置的加工工艺。

上述工序获得了具有高精度、公差、质量、组织和光洁度的烧结零件，并且显示了相比通过铣削获得的零件而言低得多的成本。

上述制造工序能应用于医学、牙科、精密机械、汽车、航空、海军部门等中的各种零件，比如牙齿零件（牙冠、牙桥、骨零件）、各种假体、机械精度零件。

用于烧结的机械能是任何2、3、4或5度激光机、Jack激光机、CO₂或热机器。

使用上述工序获得的零件的特征在于借助于烧结工艺制造并且其中某些或全部外部区域已经通过铣削工艺处理，在零件的敏感区域中产生更好的质量、组织和光洁度，获得更好的精度和9级公差。因此，这些零件呈现其表面光洁度易于区别的区域，一些区域具有直接通过烧结获得的一定粗糙度并且其他区域由于应用工艺后三维加工的结果而是抛光的和平滑的。

本发明的主旨不因组成元件的材料、形状、尺寸或布局而改变，不限于描述，这足以让专家来复制。

Claims (9)

1.借助于烧结工艺制造的具有不同表面光洁度的零件，其特征在于：所述零件在易于区分的区域中呈现不同的表面光洁度，在一个区域中光洁度是由烧结工艺产生且具有作为烧结工艺中使用的粉末材料的颗粒尺寸的结果的粗糙度，并且其他区域呈现由于零件经受三维加工工艺而得到的平滑或抛光的光洁度，形成具有两个完美区分开的表面光洁度的单个零件。

2.用于制造烧结零件的方法，其特征在于由以下步骤组成：

—一旦已经接收到关于待制造零件的文件，在文件所示的零件的某些区域或敏感区域发生局部或全局扩增（1），

—由已经扩增的零件通过烧结（2）进行制造，

—通过发生铣削过程（4）补充该工艺，借助于机加工在假体的敏感零件中获得高精度，

—最后，将零件彼此切割或分离开（5）。

3.根据权利要求2的烧结零件的制造方法，其特征在于文件中的零件的某些区域的局部或全部扩增工艺包括限定用于扩增的轮廓（6），以随后沿着零件的选定区域延伸所述扩增。

4.根据权利要求2的烧结零件的制造方法，其特征在于在完成烧结工艺（2）之后和在发生铣削工艺（4）之前，零件经受中间热处理（3）。

5.根据权利要求4的烧结零件的制造方法，其特征在于中间热处理工艺包括让零件经受通过快速爬升的温度增大获得的1000°C温度并且随后在室温下冷却。

6.根据权利要求2的烧结零件的制造方法，其特征在于包含零件表述的文件是STL文件。

7.根据权利要求2的烧结零件的制造方法，其特征在于发生铣削工艺（4）以自动、半自动或指导的方式执行铣削。

8.根据权利要求2的烧结零件的制造方法，其特征在于铣削任务程序在根据原始几何形状和由专家在敏感区域上做出的标记重构的扩增牙齿零件上执行，自动地或半自动地，由具有至少4轴加上另一轴的机器执行。

9.根据权利要求2的烧结零件的制造方法，其特征在于确定铣削工艺的程序需要自动基准过程以及使用由具有至少5轴的机器执行的最终和扩增几何形状。

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