關(guān)于CNC加工在醫(yī)療器械行業(ye)針對難加工(gong)材料的解決(jué)方案

近(jìn)幾年來 CNC 加工(gōng)中的醫療器(qi)械行業呈動(dong)态增長趨勢(shi)，醫療器械制(zhì)造🎯商們也在(zai)持續尋覓更(gèng)佳的車削中(zhong)心及良☀️好刀(dao)具，用以提升(sheng)其在行業中(zhōng)的競争優勢(shi)，而這些都成(chéng)爲刀具業、機(ji)床業❗、夾具業(yè)業務增長的(de)一大重要的(de)渠道。而 ISCAR 伊斯(si)卡正是看到(dào)了這個巨大(da)的發展前景(jing)，投入了大量(liàng)的人力和物(wù)力，來研發醫(yī)療器械加工(gōng)專用刀具。爲(wei)此其💔特意♍在(zài)以色列的總(zǒng)部成立了一(yī)個專門‼️的醫(yī)療器械行業(ye)刀具研發部(bù)門，有 7 名專業(yè)的工程師專(zhuān)門從事解決(jue)方案的設計(ji)，他們都有着(zhe)⁉️豐富💃🏻的經驗(yàn)，并且從事醫(yi)療器械加工(gōng)刀具的研究(jiu)都🧡超過了 12 年(nian)。截止到現在(zai)，其用于醫療(liao)器械行業的(de)刀具在公司(si)所有刀具産(chǎn)品中的比重(zhòng)約爲 6% ～ 7% ，并預計(jì)在今後 2 ～ 3 年，這(zhe)個比重将會(hui)上升至 10% ～ 12% 。

難加(jiā)工的钛合金(jin)材料

90% 的醫療(liao)器械植入部(bu)件由 Ti6Al4V 钛合金(jin)制成，源于輕(qing)質、高強度及(jí)高的生物相(xiàng)容性，因其這(zhe)些特性，使得(de)钛合金 6AL-4V 成爲(wèi)醫用植入器(qì)械的最常用(yòng)的材料。钛合(hé)金 6AL-4V 通常用于(yu)髋關節、骨螺(luo)釘、膝關節、接(jiē)骨闆、種植牙(yá)、脊椎連接元(yuán)件等的制作(zuo)。

钛合金具有(yǒu)的特性之一(yī)是加工硬化(hua)。在加工過程(chéng)‼️剪切角🏒大，産(chan)生的切屑薄(báo)，并會在刀具(ju)上形成相對(dui)小的⛱️接觸區(qu)域。另外🈚，加工(gōng)過程中的高(gao)切削力，同時(shí)結合切屑流(liú)動時的摩擦(ca)力，這些因素(sù)都會導緻刀(dāo)具局部切削(xuē)熱過高。而钛(tài)合金熱傳導(dao)性🏃‍♀️差，導緻産(chǎn)🐆生的熱量不(bu)能很好地傳(chuán)導出去。于是(shi)，大量的切削(xue)熱集中于切(qie)削刃及刀具(jù)表面。高的切(qie)削力，切削熱(re)會綜合引起(qǐ)月牙窪的産(chǎn)生，同時還會(huì)引起刀具的(de)快速失效。這(zhè)些因素導緻(zhì)的産品質量(liàng)不過關，以及(ji)刀具的高損(sǔn)耗，對于企業(yè)來說都是一(yī)個不得不考(kao)慮的問題。

钛(tai)合金相對于(yú)鋼彈性更佳(jia)是因其有相(xiang)對低的彈性(xing)模量。因此，爲(wèi)了保障工件(jian)的反彈小，應(ying)避免切削力(li)過大。薄壁件(jian)在刀㊙️具壓力(li)下通常都會(hui)有變形的趨(qu)勢，同時還會(hui)引起震顫、摩(mo)擦甚至公差(chà)等問題。因此(cǐ)，解決這些問(wèn)題的關鍵是(shì)保📧證整個系(xi)統的剛性，采(cǎi)用鋒利的切(qie)削刃、正确的(de)幾何形體的(de)刀具是非常(cháng)的有必要的(de)❗！另外，钛合金(jin)具有在高溫(wen)下與切削刀(dāo)具發生👨‍❤️‍👨化學(xue)反應合金化(huà)的趨勢，其切(qie)屑有焊接到(dao)🐕刀具表面的(de)趨勢。這些都(dou)是不得不考(kao)慮的因素！

可(ke)靠緊湊的機(ji)床夾具

醫療(liao)器械加工設(shè)備需要具備(bei)能加工由難(nan)加工材料🧡 ( 如(rú)钛合金或不(bú)鏽鋼 ) 制成的(de)、精度要求高(gāo)的小而複雜(zá)的零件，例如(rú)加工骨頭及(jí)關節的替代(dài)件就相當複(fú)雜。由于被加(jiā)工材料的切(qiē)削性能差，因(yīn)此通⚽常以棒(bàng)料作爲毛坯(pi)料 —— 這就意味(wei)着有大量的(de)金屬需要被(bei)去除。也有一(yi)部📱分零件被(bei)⛹🏻‍♀️鑄造成接近(jin)成品的形狀(zhuang)，但這也增加(jia)了一些麻煩(fán) —— 需要制造複(fu)雜而昂貴的(de)夾具。

增加加(jiā)工複雜性的(de)另一因素是(shi)公差範圍窄(zhǎi)。

醫療器械零(ling)部件工件材(cái)料、加工精度(du)、表面光潔度(dù)等要求🚶非常(cháng)高，這些都要(yào)求加工系統(tǒng)的可靠性要(yao)高。因而，也✏️對(duì)機🤟床、夾具、刀(dāo)具、 CAM 軟件等提(tí)出了極高的(de)要求。

工件通(tōng)常在瑞士自(zi)動車床、多主(zhǔ)軸機床和回(hui)轉工作🌈台等(děng)國際先進的(de)醫療器械加(jiā)工設備上加(jia)工。這些機床(chuáng)的特點大都(dōu)是尺寸非常(cháng)小、結構非常(cháng)緊湊。

醫療器(qi)械零部件加(jia)工的特點及(ji)其要求，無疑(yí)推動了🌈加💜工(gōng)技術以及解(jie)決方案的發(fā)展，以提高中(zhong)小企🔴業加💋工(gong)醫用器🌈械的(de)✊競争🌈力及生(shēng)産效率。

穩定(ding)高效的刀具(jù)

一般來說，醫(yī)療器械行業(yè)與其他機械(xiè)加工行業有(yǒu)三點不同：

第(dì)一，對機床的(de)要求相對較(jiao)高，像瑞士自(zì)動車床、多主(zhu)軸機床⁉️和回(huí)轉工作台等(deng)先進的醫療(liao)器械加工⚽設(shè)備，與通常看(kan)到的加工中(zhong)心及車床完(wán)全不同，他🔱們(men)的結構非常(chang)緊湊、尺寸也(ye)非常小。爲了(le)配合這些要(yao)求，刀具的結(jie)構也需要有(yǒu)特🚩殊的設計(jì)，要求刀具的(de)尺寸也要很(hěn)小，同時還要(yào)保證刀具🤞的(de)剛性。像 SWISSCUT 系列(lie)專門針對凸(tu)輪式機床的(de)設計，就減少(shao)了加工區✏️域(yu)狹小易産生(shēng)幹涉的問題(ti)，讓其可以很(hěn)方便地從刀(dao)杆的兩側更(gèng)換刀片，高精(jing)度的刀片和(hé)牢固的刀座(zuo)設計保證👅了(le)較高的重複(fú)定位精度。 MINCUT 是(shi) ISCRA 公司最新研(yan)發的刀具，既(jì)可用于車削(xue)，也可用于銑(xi)削，小規格刀(dāo)♉具卻具有高(gāo)剛性，讓其可(ke)應用于多主(zhǔ)軸機床或者(zhě)是🔅加工中心(xīn)上。

第二點是(shi)，對加工效率(lü)的要求高，對(duì)于醫療器械(xiè)而言，最最看(kan)重的就是加(jia)工效率，也就(jiù)是加工節拍(pāi)，其要求在最(zuì)短的時間内(nei)，能夠更換刀(dao)片。 MULTI-MASTER 變形金剛(gāng)可換刀頭系(xì)列，隻需要幾(jǐ)秒鍾就可換(huan)上不♌同的銑(xǐ)刀頭。快換刀(dao)頭的理念，對(dui)加工效率具(jù)有很好㊙️的保(bao)證。同🏃🏻時也要(yào)求刀具的壽(shòu)命要盡可能(neng)的🥰穩定、盡可(ke)能的長。應盡(jin)可能采💋用高(gāo)品📐質的刀具(jù)，兼具塗層、刃(rèn)口、斷屑槽型(xing)、刀具結構形(xíng)式的整體配(pèi)合🙇‍♀️的。這樣，才(cái)能保證機床(chuang) 24 小時運轉，使(shǐ)得機床以非(fei)常高的生産(chan)效率與市場(chang)上其他的㊙️競(jìng)争對手進行(háng)競争，從而取(qǔ)得競争優勢(shi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻！

第三，從工件(jian)本身來說，它(ta)自身便與其(qi)他機械零部(bu)件有着很大(dà)的區别。植入(rù)人體的醫療(liao)器械首先要(yào)求表面光潔(jie)度👉非常好，精(jīng)度非常高，不(bú)能有任何偏(piān)差，這就對刀(dao)具的刀片🙇‍♀️結(jié)構、刀片的塗(tú)層都有及其(qi)嚴格的要求(qiu)。此外，對刀片(piàn)的重複定位(wèi)精度也有嚴(yan)🈲格的眼球，使(shi)其可以在保(bǎo)證效率提高(gāo)的同時不會(huì)忽視高質量(liang)！

完整的解決(jue)方案

ISCAR 深入分(fèn)析了醫學器(qi)械工業植入(ru)物的特點，爲(wèi)了提🔞高這些(xiē)非✏️常關鍵的(de)元件的加工(gōng)性， ISCAR 設計制作(zuo)了針對此行(hang)業的特制刀(dao)具、刀片以及(ji)卷屑槽以加(jia)工钛合金 Ti6Al4V 并(bing)獲取此領域(yu)所需的高精(jīng)度的公差值(zhi)。同時，爲了配(pei)合此類零件(jiàn)制造商，降低(di)他們的成本(ben)，采用他們已(yǐ)有的生✉️産設(she)備， ISCAR 也提供特(te)制定制刀具(jù)以滿足不同(tong)場合的應用(yòng)。

ISCAR 特制的帶鋒(feng)利切削刃的(de)整體硬質合(hé)金立銑刀可(kě)用于凹型零(líng)件的加工并(bìng)免除毛刺。這(zhè)些立銑刀能(neng)在半精加🙇‍♀️工(gōng)及精加工中(zhōng)，實現最大 0.01mm 餘(yú)量的抛光銑(xǐ)！同時還研發(fā)了應用于加(jiā)工钛合金💰及(ji)不🔴鏽鋼的刀(dao)具 —— 基于超細(xì)晶粒基體進(jin)行 PVD 塗層，實現(xian)了高切削速(sù)度 + 高進給的(de)高速加工。其(qi)銑刀直徑小(xiao)，編程中可采(cai)用偏斜加工(gong)策⭐略，其優點(diǎn)在于獲得刀(dāo)具外徑上的(de)切削速🔴度，排(pai)屑流暢，切削(xue)區📱域接觸面(miàn)積下，切削熱(re)更低！

同時研(yán)發部門還發(fā)現，車削應用(yòng)在醫學器械(xiè)工業中，刀⛷️片(piàn)牌号抑或卷(juàn)屑槽等都需(xu)要進行改進(jin)。爲滿足用戶(hù)需求，還專門(mén)🏃研制了高品(pǐn)質的磨制刀(dāo)片，諸如 VCET 、 DCET 、 CCET 等，刀(dāo)片槽型爲 WF 。其(qí)先進生産技(ji)術保障了此(ci)類改進刀片(pian)帶有抛光的(de)卷屑槽，以實(shi)現半精加工(gong)及精加工的(de)優越表面質(zhi)量💯。在某些特(te)殊應用中，還(hai)提供帶 MD 卷屑(xiè)槽的 VCGT 刀片，以(yǐ)獲取高表面(miàn)質量。

其 JET-CUT 系列(lie)切斷刀，刀片(pian)寬度 3mm 和 4mm ，刀具(jù)壽命長，加工(gōng)表面質量高(gāo)。這些研發創(chuàng)新都源自🚩其(qi)⛱️信念 —— 升級無(wú)極限，同時還(hai)已研制出基(ji)于 TANG-GRIP 系列的 HP 高(gao)壓冷卻系統(tǒng)刀具。

采用經(jing)過實踐證明(míng)過的工藝及(jí)刀具和驗證(zhèng)過的切削參(can)數可以更及(jí)時地面對市(shi)場推出的醫(yī)療器械零部(bu)件🈲零部件加(jiā)工。基于多年(nián)在醫療器械(xie)行業的經驗(yan)，還推出了醫(yī)療器械行業(ye)的刀具套盒(he)，配合專用機(jī)床，共同爲客(kè)戶提供完🌈美(měi)的解決方案(àn)！