葉輪加工刀具和刀柄的選擇

　　1 　刀具的選擇
　　逆向工程刀具剛性和幾何形狀是葉輪加工刀具選擇的主要因素，在流道允許的情況下盡可能采用大直徑的刀具;在滿足葉片長度的情況下刀具伸出部分應盡可能短。粗加工刀具一般選擇圓柱平銑刀，為提高加工效率，選擇平底帶R銑刀。精加工時選擇錐度球頭刀具，錐度有利於提高刀具剛性，但錐度不宜太大，一般3°～5°較合適。刀具的材料要根據不同的工件材料來確定，看是否需要使用帶塗層的刀具。
　　2　 刀柄的選擇
　　數控機床刀具刀柄的結構形式分為整體式與模塊式兩種。整體式刀柄其裝夾刀具的工作部分與它在機床上安裝定位用的柄部是一體的。這種刀柄對機床與零件的變換適應能力較差。為適應零件與機床的變換，用戶必須儲備各種規格的刀柄，因此刀柄的利用率較低。模塊式刀具系統是一種較先進的刀具系統，其每把刀柄都可通過各種系列化的模塊組裝而成。針對不同的加工零件和使用機床，采取不同的組裝方案，可獲得多種刀柄系列，從而提高刀柄的適應能力和利用率。
　　使用葉輪加工專用夾具
　　在葉輪五軸加工中，零件安裝不但要考慮系統剛性與定位精度，還要考慮零件與刀具間的相對位置，避免刀具或主軸與零件產生干涉，因此設計一副專用夾具是很有必要的。夾具一般設計成分體式，既可方便安裝，又適合同系列葉輪使用。夾具要有一定高度，這樣當A軸擺動到90°時，可以避免主軸與工作台干涉。

　　

葉輪數控加工提高效率的方法

　　葉輪加工的難點
　　葉輪是關鍵部件，其質量直接影響其空氣動力性能和機械效率。
　　為了使氣動性能設計達到國際先進水平，樣品葉輪大都采用了大扭角，根部變圓角等結構，給加工提出了很高的要求。葉輪加工難度：
　　(1)葉輪葉片多為非可展扭曲直紋面，打樣葉片扭曲、流道窄、加工時極易產生干涉，加工難度高;有時為了避免干涉，有RP的曲面要分段加工，因此保證加工表面的一致性也有一定困難;
　　(2)前緣圓角曲率半徑變化很大，加工過程中機床角度變化較大，並且實現環繞葉片加工較難;
　　(3)有時由於葉輪強度的需3D列印要，輪轂與葉片之間還采用變圓角。由於流道窄，葉片高，變圓角的加工也是個難點。
　　五軸數控加工中心上使輪轂與葉片在一個毛坯上一次加工完成，它可以滿足葉輪產品強度要求，曲面誤差小，動平衡時去重較少，因此是較理想的加工方法。

　　

葉輪逆向造型的技巧

　　1 　優化數據
　　葉輪的點雲數據中含有許多雜點，打樣因此需把雜點過濾掉，並對點雲數據進行優化，刪除不必要的數據點。適當降低點雲的密度RP，可以加快計算機處理的速度。
　　2　 特征線的提取
　　特征線的提取是整個曲面重構的關鍵。根據葉輪外形特點，劃分出二次曲面的區域，如：平面、圓柱面等。並對葉輪點雲進行分割，把這些二次曲面擬合構造平面或圓柱面，或直接做出特征。平面可以用三點或兩相交直線來確定，圓柱面則以截面線和矢量來確定。對於自由曲面，需構造出曲面的特征線。先對葉輪點雲做出必要截面線;然後剔除截面3D列印點雲的雜點進行必要的光順;最後把截面點雲擬合成曲線，以便構造自由曲面。
　　3　 構建曲面模型
　　把在三坐標測量儀中得到的點數據導入到UG NX中，要保證坐標系的一致性。使用調入的點數據進行曲線的創建，然後對創建的曲線進行分析，並對曲線進行光順處樣品理，或對曲線進行重構和編輯。使用UG NX的特征造型和曲面造型功能，最終完成三維造型。
　　4　 葉輪進氣邊圓角的處理
　　葉輪進氣邊的圓角特征在測量時已經用點數據的方式表達出來了，但如何做到與兩邊的葉片相切，這就需要使用到NX軟件的三邊倒角功能。否則做出來的圓角會含有尖角，不符合葉輪的實際形狀。
　　5　 葉輪模型的最終確認

　　在葉輪模型構建完成後，需要與實際的樣品進行比較，如葉片的厚度，葉片的扭曲形狀逆向工程等，經過確認後方可進行加工。

三坐標逆向測量要求

　　逆向工程(Reverse Engin3D列印eering)也稱反求工程，是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量，根據測量數據通過三維幾何建模方法，重構實物的CAD模型，從而實現產品設計與制造的過程[1] 。與傳統的設計制造方法不同，逆向工程是在沒有RP設計圖紙或圖紙不完整，而有樣品的情況下，利用三維掃描測量儀，准確快速地測量樣品表面數據或輪廓外形，加以點數據處理、曲面創建、三維實體模型重構。然後通過CAM系統進行數控編程，直至利用CNC加工機床或快速成型機來制造產品。
　　逆向工程技術為快速打樣制造提供了很好的技術支持，它已成為消化吸收和二次開發的重要途徑之一。逆向工程技術主要包括兩方面內容：數字化技術和曲面重構技術。數字化技術是利用三維掃描測量儀采集實物或模型表面數據。曲面重建技術是根據測量所得到的幾何表面的一系列點數據，構造出型體曲線、曲面，最終重構三維模型。
　　在對直紋面葉輪進行造型的過程中，為了快速正確地測量葉片形狀，需要在葉片表面預先描出創建直紋面的曲線，數據按照直線進行測量。葉輪進氣邊圓角需要用點的方式表現出來，這樣可以保證進氣邊圓角的正樣品確性。
　　葉輪逆向測量的工藝要求

　　首先要確定葉輪基本形狀的曲面類型，然後采用UG NX軟件來做逆向處理。處理數據的流程遵循“點—曲線—曲面”的原則。為了使造型設計人員能夠准確、逆向工程快速地對現有的點數據進行造型，這就對三坐標的測量提出了一定的要求。首先葉輪的點數據要充分，要能夠最實際化的體現出葉輪的形狀。葉輪的最大外形可以通過圖紙的尺寸反映出來，但內外子午線的提取，葉輪長短葉片的形狀及高度等必須用點數據的格式表現出來。葉輪的進氣邊圓角也要用點數據的格式表現出來，這樣造型出來的形狀才能夠和實際的葉輪相吻合，滿足工藝的要求。葉輪的不同特征需要用不同的顏色進行區分，這樣可以讓造型設計人員快速高效地對葉輪進行逆向設計。

3D打印如何融入生產

　　在醫療器械制造時，選擇什麼樣的制造方法總是取決於應用和RP重新設計產品的能力。如果醫療器械制造商對產品進行了設計優化，而重新設計的產品無法通過傳統制造技術來實現，那麼就可以考慮用增材制造技術來實現。基本來看，增材制造技術在以下情況中應用更具有成本效益：
　　傳統方法無法實現的復雜設計
　　滿足獨特疾病或患者的個性化需求
　　功能集成式的設計
　　脊椎植入物制造與增材制造技術有著典型的結合點。在脊椎植入物產品系列中，有很多手術要求使用多樣化的植入物設計，通過增材制造技術，3D列印可以在一次制造中同時生產出多款不同設計的脊椎植入物，免除了傳統制造技術所需的復雜步驟和模具，節省對部分傳統制造設備的投資。這類應用為小型植入物制造商進入市場競爭帶來了機會。
　　增材制造技術在制造功能集成式植入物時體現出來價值是，減少產品零件數量，這將使整個產品的生產時間縮短。
　　從最初在產品設計打樣原型制造中使用3D打印技術，至今，增材制造已發展成為一種醫療器械生產技術。越早通過增材制造技術生樣品產優化設計產品的醫療器械企業，越容易在市場中獲得競爭優勢。
　　當然，增材制造骨科植入物與其他任何方式制造的植入物產品一樣，都需經過嚴謹臨床試驗過程，並需要進行規範的產品清潔、消毒等工作，這意味著在產逆向工程品上市之前，企業需要投入大量時間和資金進行研發。
　　比較利好的情況是，醫療監督機構也正在完善增材制造產品的監管、審批流程，據了解，目前市場上已有超過100種FDA批准的增材制造醫療產品。

　　科學研究工作也一直在支持著增材制造骨科醫療器械技術的發展，這些因素將加速增材制造骨科產品在市場中的應用。