CN111515476B - 一种钛合金螺钉的加工控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种钛合金螺钉的加工控制方法和装置，该方法和装置具体为获取加工初始参数；基于加工初始参数依次对钛合金螺钉的螺纹的右侧、左侧和底部进行仿形螺纹加工。由于针对完整的螺纹不是采取一次加工成型，而是采用右侧、左侧和底部依次分段加工，刀具与工件的接触面积不会像传统加工方法那样越来越大，而是始终保持较小的接触面积，因此在切削过程中切削力不会增大，使工艺系统刚性一直保持较低水平，从而提高了钛合金螺钉的螺纹精度。

Description

一种钛合金螺钉的加工控制方法和装置

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种钛合金螺钉的加工控制方法和装置。

背景技术

许多医疗器械产品都需要钛合金螺钉紧固，特别是起搏器、骨科钢板等体内置入物更需要高质量的钛合金螺钉进行紧固。而钛合金材料属于难加工材料，特别是对于尺寸较小较长的钛合金螺钉来说，其螺纹小、直径小，且旋合长度较长，导致通过一般加工方法时的工艺系统刚性较差，从而导致所得钛合金螺钉的螺纹精度较差，进而使体内植入物的质量较差。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种钛合金螺钉的加工控制方法和装置，用于提高钛合金螺钉的螺纹精度。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种钛合金螺钉的加工控制方法，应用于纵切加工机床，所述加工控制方法包括步骤：

获取加工初始参数；

首先基于所述加工初始参数对钛合金螺钉的螺纹的右侧进行仿形螺纹加工；

然后基于所述加工初始参数对所述螺纹的左侧进行仿形螺纹加工；

最后基于所述加工初始参数对所述螺纹的底部进行仿形螺纹加工。

可选的，所述加工初始参数包括：

待加工钛合金螺钉相对于所述纵切加工机床的刀具的Z值和X值、所述刀具到所述待加工钛合金螺钉的螺纹大径的距离、所述刀具到所述待加工钛合螺钉的底径的距离、所述螺纹的牙形的左侧角度、所述螺纹的底径的宽度、所述纵切加工机床的刀具的刀尖宽度、所述螺纹的螺距、所述螺纹的底径、所述牙形的右侧角度、所述螺纹的长度和每刀的切削深度中的部分或全部。

可选的，所述基于加工初始参数对钛合金螺钉的螺纹的右侧进行仿形螺纹加工，包括步骤：

获取右侧加工参数；

基于所述初始加工参数和所述右侧加工参数对所述螺纹的右侧进行仿形螺纹加工。

可选的，所述右侧加工参数包括右侧加工每次切深的Z向进给量和右侧加工总体切深的Z向进给量。

可选的，所述基于加工初始参数对钛合金螺钉的螺纹的左侧进行仿形螺纹加工，包括步骤：

获取左侧加工参数；

基于所述初始加工参数和所述左侧加工参数对所述螺纹的左侧进行仿形螺纹加工。

可选的，所述左侧加工参数包括左侧加工每次切深的Z向进给量和左侧加工总体切深的Z向进给量。

可选的，所述基于加工初始参数对钛合金螺钉的螺纹的底部进行仿形螺纹加工，包括步骤：

获取底部加工参数；

基于所述初始加工参数和所述底部加工参数对所述螺纹进行仿形螺纹加工。

可选的，所述底部加工参数包括：

底部加工的Z向进给量。

一种钛合金螺钉的加工控制装置，应用于纵切加工机床，所述加工控制装置包括：

参数获取模块，用于获取加工初始参数；

第一执行模块，用于基于所述加工初始参数对钛合金螺钉的螺纹的右侧进行仿形螺纹加工；

第二执行模块，用于基于所述加工初始参数对所述螺纹的左侧进行仿形螺纹加工；

第三执行模块，用于基于所述加工初始参数对所述螺纹的底部进行仿形螺纹加工。

一种钛合金螺钉的加工控制装置，应用于纵切加工机床，所述加工控制装置包括至少一个处理器和与所述处理器信号连接的存储器，其中：

所述存储器用于存储宏程序；

所述处理器应用于执行所述宏程序，以使所述加工控制装置执行如权利要求1～8任一项所述的加工控制方法。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种钛合金螺钉的加工控制方法和装置，该方法和装置具体为获取加工初始参数；基于加工初始参数依次对钛合金螺钉的螺纹的右侧、左侧和底部进行仿形螺纹加工。由于针对完整的螺纹不是采取一次加工成型，而是采用右侧、左侧和底部依次分段加工，刀具与工件的接触面积不会像传统加工方法那样越来越大，而是始终保持较小的接触面积，因此在切削过程中切削力不会增大，使工艺系统刚性一直保持较低水平，从而提高了钛合金螺钉的螺纹精度。

本申请中采用宏程序对该加工控制方法进行编程，在实施过程中，通过对部分参数的调整可以实现控制相应机床对不同尺寸的钛合金螺钉进行加工。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种钛合金螺钉的加工控制方法的流程图；

图2为本申请实施例的纵切加工机床的加工原理图；

图3为本申请实施例的纵切加工机床的刀具的示意图；

图4为一种普通刀具的示意图；

图5为本申请实施例的钛合金螺钉的示意图；

图6为本申请实施例的钛合金螺钉的局部放大图；

图7为本申请实施例的右侧仿形螺纹加工示意图；

图8为本申请实施例的左侧仿形螺纹加工示意图；

图9为本申请实施例的底部仿形螺纹加工示意图；

图10为本申请实施例的一种钛合金螺钉的加工控制装置的框图；

图11为本申请实施例的另一种钛合金螺钉的加工控制装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例的一种钛合金螺钉的加工控制方法的流程图。

本实施例提供的加工控制方法应用于纵切加工机床，纵切加工机床是一种先进的加工机床，对于小零件的加工有着突出的表现。其加工原理如图2所示。主轴进行送料的移动，导套可与刀具始终位置保持不变，切削力对工艺系统的影响不变，工件的变形小，提高工艺系统的刚性，加工质量好，质量稳定。

传统的加工机床，零件本身不能Z轴方向上移动，刀具相对于工件移动，整个过程的切削力，对于工件各个部分的影响不一致，中间部分变形最大，工艺系统的刚性较差，螺纹的加工质量较差。纵切机床对于工艺系统的刚性提高，

本实施例所选用的刀具如图3所示，图4为一种普通刀具的示意图。本实施例所选用刀具的最小宽度相比普通刀具宽度减少48.9％，使得刀具与零件本身的接触面积大大减少，根据切削力的计算公式可知，在相同的切削条件下，减少面积可以减少切削力。

本实施例中的集控控制方法用于控制该纵切加工机床对待加工钛合金螺钉进行仿形螺纹加工，加工完成的钛合金螺钉如图5所示，其局部I的放大图如图6所示。

如图1所示，本实施例提供的加工控制方法具体包括如下步骤：

S1、获取加工初始参数。

即在开始加工伊始，获取系统所存储的各项加工初始参数，这里的加工初始参数包括待加工钛合金螺钉相对于纵切加工机床的刀具的Z值和X值、刀具到待加工钛合金螺钉的螺纹大径的距离、刀具到待加工钛合螺钉的底径的距离、螺纹的牙形的左侧角度、螺纹的底径的宽度、纵切加工机床的刀具的刀尖宽度、螺纹的螺距、螺纹的底径、牙形的右侧角度、螺纹的长度和每刀的切削深度中的部分或全部。

S2、基于加工初始参数对螺纹的右侧进行仿形螺纹加工。

在已经获取加工初始参数的情况下，具体的加工方法如下：

首先获取右侧加工参数，该右侧加工参数包括右侧加工每次切深的Z向进给量和右侧加工总体切深的Z向进给量；然后，基于该加工初始参数和右侧加工参数控制纵切加工机床对待加工钛合金螺钉的螺纹的右侧进行加工，如图7所示。

S3、基于加工初始参数对螺纹的左侧进行仿形螺纹加工。

在已经获取加工初始参数的情况下，具体的加工方法如下：

首先获取左侧加工参数，该左侧加工参数包括左侧加工每次切深的Z向进给量和左侧加工总体切深的Z向进给量；然后，基于该加工初始参数和左侧加工参数控制纵切加工机床对待加工钛合金螺钉的螺纹的左侧进行加工，如图8所示。

S4、基于加工初始参数对螺纹的底部进行仿形螺纹加工。

在已经获取加工初始参数的情况下，具体的加工方法如下：

首先获取底部加工参数，该底部加工参数包括底部加工的Z向进给量；然后，基于该加工初始参数和底部加工参数控制纵切加工机床对待加工钛合金螺钉的螺纹的底部进行加工，如图9所示。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种钛合金螺钉的加工控制方法，该方法具体为获取加工初始参数；基于加工初始参数依次对钛合金螺钉的螺纹的右侧、左侧和底部进行仿形螺纹加工。由于针对完整的螺纹不是采取一次加工成型，而是采用右侧、左侧和底部依次分段加工，刀具与工件的接触面积不会像传统加工方法那样越来越大，而是始终保持较小的接触面积，因此在切削过程中切削力不会增大，使工艺系统刚性一直保持较低水平，从而提高了钛合金螺钉的螺纹精度。

另外，在实际加工过程中，也可以先对左侧进行仿形螺纹加工，然后对右侧进行仿形螺纹加工，最后对底部进行仿形螺纹加工，此方法也在本申请的保护范围之内。

本实施例中的加工控制方法通过相应处理器执行预先编写好的程序实现，本实施例中选用宏程序实现编程。

加工过程中的运算:

#103＝[[TAN[#1]]*#24]/2(K)螺纹右侧加工每次切深的Z向进给量

案例中的算式：#103＝tan5*0.1/2

#126＝[[TAN[#1]]*[#7-#11]]/2(KI)螺纹右侧加工总体切深的Z向进给量

案例中的算式：#126＝tan5*3.5/2

加工程序宏程序如下。

在具体实现本实施例的加工控制方法时，加工过程头部外形的车削——冲内六方——分段车削螺纹——车尖，切断。螺纹加工方法，根据导套合金长度，确定每次车削的螺纹长度。接刀位置距离为2扣，依次进行车削，直到螺纹车削完毕。机床的转速800转/分，加工时，加工零件时间8分钟，加工的表面质量Ra1.6um以上，无接刀痕迹。用工具显微镜观测螺纹牙型图，螺纹牙型完整，查角度，直线度等符合图纸要求。刀具使用寿命3000枚，加工质量稳定，零件变形几乎没有。

本申请中采用宏程序对该加工控制方法进行编程，在实施过程中，通过对部分参数的调整可以实现控制相应机床对不同尺寸的钛合金螺钉进行加工。

实施例二

图10为本申请实施例的一种钛合金螺钉的加工控制装置的框图。

如图10所示，本实施例提供的加工控制装置应用于纵切加工机床，该加工控制装置具体包括参数获取模块10、第一执行模块20、第二执行模块30和第三执行模块40。

参数获取模块用于获取加工初始参数。

即在开始加工伊始，获取系统所存储的各项加工初始参数，这里的加工初始参数包括待加工钛合金螺钉相对于纵切加工机床的刀具的Z值和X值、刀具到待加工钛合金螺钉的螺纹大径的距离、刀具到待加工钛合螺钉的底径的距离、螺纹的牙形的左侧角度、螺纹的底径的宽度、纵切加工机床的刀具的刀尖宽度、螺纹的螺距、螺纹的底径、牙形的右侧角度、螺纹的长度和每刀的切削深度中的部分或全部。

第一执行模块用于基于加工初始参数对螺纹的右侧进行仿形螺纹加工。

在已经获取加工初始参数的情况下，该模块的具体执行方法如下：

首先获取右侧加工参数，该右侧加工参数包括右侧加工每次切深的Z向进给量和右侧加工总体切深的Z向进给量；然后，基于该加工初始参数和右侧加工参数控制纵切加工机床对待加工钛合金螺钉的螺纹的右侧进行加工，如图7所示。

第二执行模块用于基于加工初始参数对螺纹的左侧进行仿形螺纹加工。

在已经获取加工初始参数的情况下，该模块的具体的执行方法如下：

首先获取左侧加工参数，该左侧加工参数包括左侧加工每次切深的Z向进给量和左侧加工总体切深的Z向进给量；然后，基于该加工初始参数和左侧加工参数控制纵切加工机床对待加工钛合金螺钉的螺纹的左侧进行加工，如图8所示。

第三执行模块用于基于加工初始参数对螺纹的底部进行仿形螺纹加工。

在已经获取加工初始参数的情况下，该模块的具体执行方法如下：

首先获取底部加工参数，该底部加工参数包括底部加工的Z向进给量；然后，基于该加工初始参数和底部加工参数控制纵切加工机床对待加工钛合金螺钉的螺纹的底部进行加工，如图9所示。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种钛合金螺钉的加工控制装置，该装置具体用于获取加工初始参数；基于加工初始参数依次对钛合金螺钉的螺纹的右侧、左侧和底部进行仿形螺纹加工。由于针对完整的螺纹不是采取一次加工成型，而是采用右侧、左侧和底部依次分段加工，刀具与工件的接触面积不会像传统加工方法那样越来越大，而是始终保持较小的接触面积，因此在切削过程中切削力不会增大，使工艺系统刚性一直保持较低水平，从而提高了钛合金螺钉的螺纹精度。

实施例三

图11为本申请实施例的另一种钛合金螺钉的加工控制装置的框图。

如图11所示，本实施例提供的加工控制装置应用于纵切加工机床，具体包括处理器101和存储器102，两者通过数据总线103连接，存储器用于存储预先编辑的宏程序，处理器则用于获取并执行相应宏程序，以使该加工控制装置执行实施例一中的加工控制方法。

该方法具体为获取加工初始参数；基于加工初始参数依次对钛合金螺钉的螺纹的右侧、左侧和底部进行仿形螺纹加工。由于针对完整的螺纹不是采取一次加工成型，而是采用右侧、左侧和底部依次分段加工，刀具与工件的接触面积不会像传统加工方法那样越来越大，而是始终保持较小的接触面积，因此在切削过程中切削力不会增大，使工艺系统刚性一直保持较低水平，从而提高了钛合金螺钉的螺纹精度。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种钛合金螺钉的加工控制方法，应用于纵切加工机床，其特征在于，所述加工控制方法包括步骤：

获取加工初始参数；

首先，基于所述加工初始参数对钛合金螺钉的螺纹的右侧进行仿形螺纹加工，具体为：获取右侧加工参数，基于所述加工初始参数和所述右侧加工参数对所述螺纹的右侧进行仿形螺纹加工，所述右侧加工参数包括右侧加工每次切深的Z向进给量和右侧加工总体切深的Z向进给量；

然后基于所述加工初始参数对所述螺纹的左侧进行仿形螺纹加工；

最后基于所述加工初始参数对所述螺纹的底部进行仿形螺纹加工。

2.如权利要求1所述的钛合金螺钉的加工控制方法，其特征在于，所述加工初始参数包括：

待加工钛合金螺钉相对于所述纵切加工机床的刀具的Z值和X值、所述刀具到所述待加工钛合金螺钉的螺纹大径的距离、所述刀具到所述待加工钛合螺钉的底径的距离、所述螺纹的牙形的左侧角度、所述螺纹的底径的宽度、所述纵切加工机床的刀具的刀尖宽度、所述螺纹的螺距、所述螺纹的底径、所述牙形的右侧角度、所述螺纹的长度和每刀的切削深度中的部分或全部。

3.如权利要求1所述的钛合金螺钉的加工控制方法，其特征在于，基于所述加工初始参数对钛合金螺钉的螺纹的左侧进行仿形螺纹加工，包括步骤：

获取左侧加工参数；

基于所述加工初始参数和所述左侧加工参数对所述螺纹的左侧进行仿形螺纹加工。

4.如权利要求3所述的钛合金螺钉的加工控制方法，其特征在于，所述左侧加工参数包括左侧加工每次切深的Z向进给量和左侧加工总体切深的Z向进给量。

5.如权利要求1所述的钛合金螺钉的加工控制方法，其特征在于，基于所述加工初始参数对钛合金螺钉的螺纹的底部进行仿形螺纹加工，包括步骤：

获取底部加工参数；

基于所述加工初始参数和所述底部加工参数对所述螺纹进行仿形螺纹加工。

6.如权利要求5所述的钛合金螺钉的加工控制方法，其特征在于，所述底部加工参数包括：

底部加工的Z向进给量。

7.一种钛合金螺钉的加工控制装置，应用于纵切加工机床，其特征在于，所述加工控制装置包括至少一个处理器和与所述处理器信号连接的存储器，其中：

所述存储器用于存储宏程序；

所述处理器应用于执行所述宏程序，以使所述加工控制装置执行如权利要求1～6任一项所述的钛合金螺钉的加工控制方法。

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