Development of a CNC micro-lathe for bone microimplants
This paper evaluates the development of a CNC micro-lathe concept, continuing with the research in the development of machine tool prototypes by LATEMM. A micromachining center developed in 2004-2005 at Universidad de los Andes was studied, and based on the results obtained, a new prototype was prop...
- Autores:
-
Rangel, Daniel A.
Rojas Mora, Fabio Arturo
Arteaga, Néstor A.
- Tipo de recurso:
- Article of journal
- Fecha de publicación:
- 2011
- Institución:
- Universidad EIA .
- Repositorio:
- Repositorio EIA .
- Idioma:
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- Acceso en línea:
- https://repository.eia.edu.co/handle/11190/162
- Palabra clave:
- REI00154
TONOS MECÁNICOS
LATHES
TECNOLOGÍAS PARA LA SALUD
TECHNOLOGY IN HEALTH
MACHINE TOOL
MICROMACHINING
MICROIMPLANTS
NUMERICAL CONTROL
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This paper evaluates the development of a CNC micro-lathe concept, continuing with the research in the development of machine tool prototypes by LATEMM. A micromachining center developed in 2004-2005 at Universidad de los Andes was studied, and based on the results obtained, a new prototype was proposed. The motivation behind the design and construction of this machine tool was to achieve higher precision in the machining process compared with conventional turning produced in macro machine tools. A machine, with spindle rotation speed up to 300 000 rpm was achieved, the cutting tool moves in two axes through step motors connected to worm gear reductions, thus resolution of 1μm is achieved. The interpolator was programmed based on DDA integration. The machine was set under a stereoscope to visualize the machining operations with zoom up to 30X. Micromachining was reached adopting NC control and it was possible to characterize micro-turned cortical bone samples. |
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ISSN 17941237 Rangel, D. A., Rojas, F. A., and Arteaga, N. A. (2011). Development of a CNC micro-lathe for bone microimplants, Colombia, Revista EIA, 8 (15), 113-127. doi: http://hdl.handle.net/11190/162 |
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Arteaga, Néstor. Development of micro machining center for the LATEMM. First approach. Bogotá, Colombia: Universidad de los Andes, Department of Mechanical Engineering. Undergraduate project, 2005. Dunn, Susan E.; Coombes, Allan G. A.; Garnett, Martin C.; Davis, Stanley S.; Davies, Martyn C. and Illum, Lisbeth. (1997). “In vitro cell interaction and in vivo biodistribution of poly (lactide-co-glycolide) nanospheres surface modified by poloxamer and poloxamine copolymers”. Journal of Controlled Release, vol. 44, No. 1 (February), pp. 65-76. Ehmann, K. F.; DeVor, R. E.; Kapoor, S. G. and Cao, J. Design and analysis of a micro/meso-scale machine tools. In: Smart devices and machines for advanced manufacturing, London: Springer, 2008, pp. 283-318. Fang, F.; Liu, K.; Kurfess, T. and Lim, G. Tool-based micro machining and applications in MEMS, book chapter: MEMS/NEMS. New York: Springer, 2006, pp. 678-740. Jackson, M. J.; Robinson, G. M.; Sein, H.; Ahmed, W. and Woodwards, R. (2005). “Machining cancellous bone prior to prosthetic implantation”. Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 14, No. 3 (June), pp. 293-300. |
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The motivation behind the design and construction of this machine tool was to achieve higher precision in the machining process compared with conventional turning produced in macro machine tools. A machine, with spindle rotation speed up to 300 000 rpm was achieved, the cutting tool moves in two axes through step motors connected to worm gear reductions, thus resolution of 1μm is achieved. The interpolator was programmed based on DDA integration. The machine was set under a stereoscope to visualize the machining operations with zoom up to 30X. Micromachining was reached adopting NC control and it was possible to characterize micro-turned cortical bone samples.Este artículo evalúa el desarrollo de un concepto de microtorno CNC, siguiendo la línea de investigación en el desarrollo de prototipos de máquinas-herramientas por parte del LATEMM. Se estudió un centro de micromecanizado desarrollado en 2004- 2005 en la Universidad de los Andes y con base en los resultados obtenidos se propuso un nuevo prototipo. La motivación detrás del diseño y la construcción de esta micromáquina herramienta era alcanzar mayor precisión en el mecanizado en comparación con el torneado convencional producido en máquinas-herramientas de tamaño macro. Se logró una máquina que alcanzó una velocidad de rotación de hasta 300.000 rpm en el husillo, la herramienta de corte se mueve en dos ejes a través de motores de paso conectados a sistemas de reducción sinfín-corona con lo que se logra una resolución de 1μm, además se programó interpolación basada en integración DDA. La máquina fue montada bajo un estereoscopio para visualizar las operaciones de maquinado con una ampliación de hasta 30X. Se produjo micromecanizado adoptando control NC y fue posible caracterizar muestras microtorneadas de hueso cortical.15 p.application/pdfengRevista EIAArteaga, Néstor. Development of micro machining center for the LATEMM. First approach. Bogotá, Colombia: Universidad de los Andes, Department of Mechanical Engineering. Undergraduate project, 2005.Dunn, Susan E.; Coombes, Allan G. A.; Garnett, Martin C.; Davis, Stanley S.; Davies, Martyn C. and Illum, Lisbeth. (1997). “In vitro cell interaction and in vivo biodistribution of poly (lactide-co-glycolide) nanospheres surface modified by poloxamer and poloxamine copolymers”. Journal of Controlled Release, vol. 44, No. 1 (February), pp. 65-76.Ehmann, K. F.; DeVor, R. E.; Kapoor, S. G. and Cao, J. Design and analysis of a micro/meso-scale machine tools. In: Smart devices and machines for advanced manufacturing, London: Springer, 2008, pp. 283-318.Fang, F.; Liu, K.; Kurfess, T. and Lim, G. Tool-based micro machining and applications in MEMS, book chapter: MEMS/NEMS. New York: Springer, 2006, pp. 678-740.Jackson, M. J.; Robinson, G. M.; Sein, H.; Ahmed, W. and Woodwards, R. (2005). “Machining cancellous bone prior to prosthetic implantation”. Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 14, No. 3 (June), pp. 293-300.Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/El autor de la obra, actuando en nombre propio, hace entrega del ejemplar respectivo y de sus anexos en formato digital o electrónico y autoriza a la ESCUELA DE INGENIERIA DE ANTIOQUIA, para que en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995, y demás normas generales sobre la materia, utilice y use por cualquier medio conocido o por conocer, los derechos patrimoniales de reproducción, comunicación pública, transformación y distribución de la obra objeto del presente documento. PARÁGRAFO: La presente autorización se hace extensiva no sólo a las dependencias y derechos de uso sobre la obra en formato o soporte material, sino también para formato virtual, electrónico, digital, y en red, internet, extranet, intranet, etc., y en general en cualquier formato conocido o por conocer. EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realiza sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARÁGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la obra en cuestión, EL AUTOR, asumirá toda la responsabilidad, y saldrá en defensa de los derechos aquí autorizados; para todos los efectos la ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA actúa como un tercero de buena fe.info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercialhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2REI00154TONOS MECÁNICOSLATHESTECNOLOGÍAS PARA LA SALUDTECHNOLOGY IN HEALTHMACHINE TOOLMICROMACHININGMICROIMPLANTSNUMERICAL CONTROLMÁQUINA - HERRAMIENTAMICROMECANIZADOMICROIMPLANTESCONTROL NUMÉRICODevelopment of a CNC micro-lathe for bone microimplantsDesenvolvimento de um microtorno CNC para microimplantes de ossoDesarrollo de un microtorno CNC para microimplantes de huesoArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTexthttps://purl.org/redcol/resource_type/ARThttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Fondo Editorial EIAPublicationTHUMBNAILREI00154.pdf.jpgREI00154.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg12574https://repository.eia.edu.co/bitstreams/46b0b3b8-c100-4471-8b6f-6e43b7f59179/downloadd4a95889a521a93dff53cfd83e55b15eMD54ORIGINALREI00154.pdfREI00154.pdfapplication/pdf2732269https://repository.eia.edu.co/bitstreams/f99f9634-6587-4921-aa6b-bfc947ce17ad/downloadef06a7fa0525210e277a0181b4a941efMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81494https://repository.eia.edu.co/bitstreams/8567e410-c29c-4dac-8dfb-be8ba6160296/download66874b0b9366b748c60895d2fb6339f8MD52TEXTREI00154.pdf.txtREI00154.pdf.txtExtracted texttext/plain43864https://repository.eia.edu.co/bitstreams/c49707ec-bd02-44c9-92c0-89617a1891cf/download2a58efd8ad472430a36e1b8f84a8eb5fMD5311190/162oai:repository.eia.edu.co:11190/1622023-07-25 17:22:22.02https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020open.accesshttps://repository.eia.edu.coRepositorio Institucional Universidad EIAbdigital@metabiblioteca.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 |