關于CNC加(jiā)工在醫療(liao)器械行業(ye)針對難加(jia)工材料的(de)解決方案(àn)

近幾年來(lai) CNC 加工中的(de)醫療器械(xie)行業呈動(dòng)态增長趨(qū)勢，醫療器(qi)械制造商(shāng)們也在持(chi)續尋覓更(geng)佳的車削(xue)中心及良(liang)好刀❌具，用(yòng)🧡以提升其(qi)在行業中(zhong)的競争優(you)勢，而這些(xiē)都成爲刀(dāo)具業、機床(chuáng)業、夾具業(yè)業務增長(zhǎng)的一大重(zhong)要的渠道(dào)。而 ISCAR 伊斯卡(kǎ)正是看到(dào)了這個巨(ju)大的發展(zhǎn)前景，投入(ru)了大量的(de)人力和物(wu)力，來研發(fā)醫療器械(xie)加工專用(yòng)刀💜具。爲此(cǐ)其特意在(zai)以🐆色列的(de)總部成立(li)了一個專(zhuan)門的醫療(liao)器械行業(yè)刀具研發(fa)部門，有 7 名(ming)專業的工(gōng)程師專門(mén)從事解決(jue)方案的設(shè)計，他們✊都(dōu)♊有着🏃‍♀️豐富(fù)💛的經驗，并(bìng)且從事醫(yī)療器械加(jiā)工刀具的(de)研究都超(chao)過💛了 12 年。截(jié)止到現在(zài)，其用于醫(yi)療器械行(háng)業的刀具(jù)在公司所(suǒ)有刀具産(chǎn)品中的比(bi)重約爲 6% ～ 7% ，并(bìng)預計在今(jīn)後 2 ～ 3 年，這個(gè)比重将會(hui)上升至 10% ～ 12% 。

難(nan)加工的钛(tai)合金材料(liào)

90% 的醫療器(qì)械植入部(bu)件由 Ti6Al4V 钛合(hé)金制成，源(yuan)于輕質、高(gao)強度及高(gao)的生物相(xiàng)容性，因其(qí)🏒這些特🏃性(xing)，使得钛合(he)金 6AL-4V 成爲醫(yi)用植入器(qì)械的最常(chang)用的材料(liào)。钛合金 6AL-4V 通(tong)常用于髋(kuān)關節、骨螺(luó)釘、膝關節(jie)、接骨闆、種(zhǒng)植牙、脊㊙️椎(zhui)連接元件(jiàn)等的制作(zuo)。

钛合金具(jù)有的特性(xing)之一是加(jia)工硬化。在(zai)加工過程(cheng)剪切角大(dà)，産📧生的切(qiē)屑薄，并會(huì)在刀具上(shàng)形成相對(duì)小的接觸(chù)區域。另外(wài)，加工過程(chéng)中的高切(qiē)削力，同時(shi)結合切屑(xie)流動時的(de)摩擦力，這(zhè)🌈些因素都(dōu)會導緻刀(dāo)🌈具局部切(qie)削熱過高(gao)。而钛合金(jīn)熱傳導性(xing)差，導緻産(chǎn)⁉️生的熱量(liàng)不能很好(hao)地傳導出(chu)去。于是，大(da)量的切削(xue)熱集中于(yú)切削刃及(ji)刀具表面(mian)。高的切削(xuē)力，切削熱(re)會綜合引(yǐn)起月牙窪(wa)的産生，同(tóng)時還會引(yǐn)起刀具的(de)🧡快速失效(xiào)。這些因素(sù)導緻的産(chǎn)品質量不(bu)👄過關，以及(jí)刀具的高(gao)損耗，對于(yú)企業來說(shuō)都是一個(gè)不得不考(kao)慮的問題(tí)。

钛合金相(xiàng)對于鋼彈(dàn)性更佳是(shì)因其有相(xiang)對低的彈(dan)性模量❄️。因(yin)此，爲了保(bao)障工件的(de)反彈小，應(ying)避免切削(xuē)力過大。薄(báo)壁件在刀(dao)📱具壓🌈力下(xia)通常都會(hui)有變形的(de)趨勢，同時(shí)還會㊙️引起(qǐ)震🔅顫、摩擦(ca)甚至公差(cha)等問題。因(yīn)此，解決這(zhè)些問題的(de)關鍵是保(bao)💜證整個系(xi)✍️統的剛性(xìng)，采用鋒利(li)的切削刃(ren)、正确的幾(jǐ)何形體的(de)刀具是非(fēi)💜常的有必(bì)要📐的🌈！另外(wai)，钛合金具(ju)有在高溫(wēn)下與切削(xue)刀具發生(shēng)⁉️化學反應(yīng)合金化的(de)趨勢，其切(qiē)屑有焊接(jie)到刀具表(biao)面的趨勢(shi)🏃🏻‍♂️。這些都是(shì)不得不考(kao)❤️慮的因素(su)🔆！

可靠緊湊(còu)的機床夾(jia)具

醫療器(qi)械加工設(she)備需要具(jù)備能加工(gōng)由難加工(gong)材料 ( 如钛(tài)合金或不(bú)鏽鋼 ) 制成(cheng)的、精度要(yao)求高的小(xiao)而複雜的(de)零件，例如(rú)加工⛹🏻‍♀️骨🈲頭(tóu)及關節的(de)替代件就(jiù)相當複雜(za)。由于被加(jia)工材🐅料的(de)切削性能(neng)差，因此通(tong)常以棒料(liao)作爲毛坯(pī)料 —— 這就意(yi)味着有大(dà)量的金屬(shǔ)需要被去(qu)除。也有一(yī)部分♈零件(jian)✔️被鑄造成(chéng)接近成品(pin)的形狀，但(dàn)這也增加(jiā)了一些麻(ma)煩 —— 需要制(zhi)造複雜而(ér)昂貴的夾(jiá)具。

增加加(jiā)工複雜性(xing)的另一因(yin)素是公差(chà)範圍窄。

醫(yi)療器械零(líng)部件工件(jiàn)材料、加工(gōng)精度、表面(mian)光潔度等(deng)要求非常(chang)高，這些都(dōu)要求加工(gong)系統的可(kě)靠性要高(gao)。因而，也對(duì)機床、夾🧑🏾‍🤝‍🧑🏼具(ju)、刀具、 CAM 軟件(jiàn)等提出了(le)極高的要(yào)求。

工件通(tōng)常在瑞士(shì)自動車床(chuang)、多主軸機(jī)床和回轉(zhuan)工作台🚶‍♀️等(deng)國際先進(jin)的醫療器(qì)械加工設(shè)備上加工(gong)。這些機床(chuáng)的特點大(dà)都是尺寸(cùn)非常小、結(jié)構非常緊(jǐn)湊。

醫療器(qi)械零部件(jiàn)加工的特(te)點及其要(yào)求，無疑推(tui)動了加工(gong)技術以及(ji)解決方案(an)的發展，以(yǐ)提高中小(xiǎo)企業加工(gong)醫用器☂️械(xiè)的競争💁力(lì)及生産效(xiao)率。

穩定高(gao)效的刀具(ju)

一般來說(shuo)，醫療器械(xie)行業與其(qi)他機械加(jia)工行業有(yǒu)三點不同(tóng)：

第一，對機(jī)床的要求(qiu)相對較高(gao)，像瑞士自(zi)動車床、多(duō)主軸機床(chuang)和回轉工(gong)作台等先(xiān)進的醫療(liao)器械加工(gong)設備，與通(tong)常看到的(de)加工中心(xin)及車床完(wan)全不同，他(ta)們的結構(gòu)非常緊湊(còu)、尺寸也非(fēi)常小。爲了(le)配合這些(xiē)👈要求，刀具(ju)✌️的結構也(yě)需要有特(tè)殊的設計(ji)，要求刀具(jù)的尺寸也(yě)要很小，同(tóng)時還✏️要保(bǎo)證刀具的(de)剛性。像 SWISSCUT 系(xi)列專門針(zhēn)對凸輪式(shi)機床的設(she)計，就減少(shao)了加工區(qu)域⛹🏻‍♀️狹小易(yì)産生幹涉(shè)的問題，讓(rang)其可以很(hen)方便地從(cóng)刀杆的兩(liang)側更換💃刀(dao)片，高精度(du)的刀片和(he)牢固的刀(dāo)座設計保(bǎo)證了較高(gāo)✂️的重複定(dìng)位精度。 MINCUT 是(shì) ISCRA 公司最新(xīn)研發的刀(dao)具，既可用(yong)于車削，也(ye)可用于銑(xǐ)削㊙️，小🔞規格(gé)刀具卻具(ju)有高剛性(xìng)，讓其可應(yīng)用于多主(zhǔ)軸機床或(huò)者是加工(gong)中心上。

第(dì)二點是，對(duì)加工效率(lü)的要求高(gao)，對于醫療(liao)器械而言(yán)，最最看重(zhong)💃🏻的就是加(jia)工效率，也(yě)就是加工(gōng)節拍，其要(yao)求在最短(duan)的🔴時間内(nei)，能夠更換(huan)刀片。 MULTI-MASTER 變形(xíng)金剛可換(huàn)刀頭系列(liè)，隻需要幾(jǐ)秒鍾就可(kě)換上不㊙️同(tóng)的💃🏻銑💋刀頭(tou)。快換刀頭(tou)的理念，對(duì)加工效率(lü)具有♌很好(hao)的保證。同(tong)❄️時也要求(qiu)🌍刀具的壽(shòu)命要盡可(kě)能的☂️穩定(dìng)、盡可能的(de)長。應盡可(ke)能采用高(gao)品質的刀(dāo)具，兼具塗(tu)層、刃口、斷(duan)屑槽型、刀(dao)具結❌構形(xíng)式的整體(tǐ)配合🏃的。這(zhe)樣，才能保(bǎo)證機床 24 小(xiǎo)時運轉，使(shǐ)得機床以(yi)非常高的(de)生産效率(lü)與市場上(shang)其他的競(jìng)争對手進(jìn)行競争，從(cong)而取得競(jìng)争優勢！

第(di)三，從工件(jian)本身來說(shuō)，它自身便(biàn)與其他機(jī)械零部🔱件(jian)有🏃🏻着很大(da)的區别。植(zhi)入人體的(de)醫療器械(xie)首先要求(qiu)表面光🏃🏻潔(jié)度非常好(hao)，精度非常(chang)高，不能有(yǒu)任何偏差(cha)，這就🆚對刀(dāo)具的刀片(pian)結構、刀片(pian)的塗層都(dōu)有及其嚴(yán)格的要求(qiú)。此外，對刀(dao)片的重複(fu)定位精度(du)也有嚴😍格(ge)的眼球，使(shǐ)其可以在(zài)保證效率(lǜ)提高的同(tóng)時不會💛忽(hū)視高質量(liang)！

完整的解(jie)決方案

ISCAR 深(shēn)入分析了(le)醫學器械(xiè)工業植入(ru)物的特點(diǎn)，爲了提高(gāo)這🔞些非常(cháng)關鍵的元(yuán)件的加工(gong)性， ISCAR 設計制(zhi)作了針對(duì)此行業的(de)特制刀具(ju)、刀片以及(jí)卷屑槽以(yi)加工钛合(he)金 Ti6Al4V 并獲取(qu)此領域所(suǒ)需的高精(jing)度的公差(cha)值。同時，爲(wèi)了㊙️配🧑🏾‍🤝‍🧑🏼合此(cǐ)類零件制(zhi)造商，降低(di)他們的成(chéng)本，采用他(tā)們已有的(de)生産設備(bei)， ISCAR 也提供特(tè)制定制刀(dao)具以滿足(zu)不同場合(hé)的應用。

ISCAR 特(te)制的帶鋒(fēng)利切削刃(rèn)的整體硬(ying)質合金立(lì)銑刀可用(yong)于凹型零(ling)件的加工(gong)并免除毛(mao)刺。這些立(li)銑刀能在(zài)半精加工(gōng)及精加工(gong)中，實現最(zui)大 0.01mm 餘量的(de)抛光銑！同(tóng)時還研發(fa)了應用于(yú)加工钛合(hé)金👅及不鏽(xiu)鋼的刀具(jù) —— 基于超細(xi)晶粒基體(ti)進行 PVD 塗層(ceng)，實現了高(gao)切削速度(du) + 高進給的(de)高速加工(gōng)。其銑刀直(zhi)徑小，編程(cheng)中可采用(yòng)偏斜加工(gōng)♉策🛀略，其優(yōu)點在于獲(huo)得刀具外(wài)徑上的切(qie)削速⛱️度，排(pai)屑流暢，切(qiē)削區域接(jie)觸面積下(xia)，切削熱更(gèng)低！

同時研(yan)發部門還(hai)發現，車削(xuē)應用在醫(yī)學器械工(gong)業中，刀片(piàn)牌♊号抑或(huò)卷屑槽等(děng)都需要進(jìn)行改進。爲(wèi)滿足用✔️戶(hù)需求，還專(zhuan)門研制了(le)高品質的(de)磨制刀片(pian)，諸如 VCET 、 DCET 、 CCET 等，刀(dao)片槽型爲(wei) WF 。其先進生(sheng)産技術保(bǎo)障了此類(lèi)改進刀片(pian)帶有抛光(guāng)的📱卷屑槽(cao)，以實現半(ban)精加工及(ji)精加工的(de)優越表面(mian)質量。在某(mou)些特殊應(yīng)用中，還提(tí)供帶 MD 卷屑(xie)槽的 VCGT 刀片(piàn)，以獲取高(gao)表面質量(liàng)。

其 JET-CUT 系列切(qie)斷刀，刀片(piàn)寬度 3mm 和 4mm ，刀(dāo)具壽命長(zhang)，加工表面(mian)質量高。這(zhè)些研發創(chuang)新都源自(zì)🈲其信念 —— 升(shēng)級無極限(xiàn)，同時還已(yi)研制出基(ji)于 TANG-GRIP 系列的(de) HP 高壓冷卻(què)系統刀具(jù)。

采用經過(guo)實踐證明(míng)過的工藝(yì)及刀具和(hé)驗證過的(de)切削參數(shù)可以更及(jí)時地面對(duì)市場推出(chū)的醫療器(qi)械零🍓部件(jiàn)零部件加(jiā)❄️工。基于多(duō)年在醫療(liao)器械行業(ye)的經驗❗，還(hai)推出了醫(yī)療器械行(hang)業的刀具(ju)套盒，配合(hé)專用機床(chuang)❌，共同爲客(kè)💚戶提供完(wan)美的解決(jué)方案！