關于CNC加(jiā)工在醫療器械(xie)行業針對難加(jia)工材料的解決(jue)方案

近幾(ji)年來 CNC 加工中的(de)醫療器械行業(ye)呈動态增長趨(qū)勢，醫療器械制(zhi)造⛷️商♍們👄也在持(chí)續尋覓更佳的(de)車削中心及良(liang)好刀具，用以提(ti)升其在行業中(zhong)的競争優勢，而(ér)這些都成爲刀(dāo)具業🐇、機床業🛀、夾(jia)具業☀️業務增長(zhǎng)的一大重要的(de)渠道。而 ISCAR 伊斯卡(kǎ)正是看到了這(zhè)個巨大的發展(zhǎn)前景，投入了大(dà)⁉️量✉️的人力和物(wu)力，來研發醫療(liao)器械加工專用(yong)刀具。爲此其特(te)意⚽在以色列的(de)總部成立了一(yī)個專門的醫療(liáo)器械行業刀具(ju)🍉研發部門，有 7 名(ming)專業的工程師(shī)專門從事解決(jue)方案的設計，他(tā)們都有🌈着豐富(fu)的經驗，并且從(cong)事醫療器械加(jia)工刀具的研究(jiu)都♉超過💁了 12 年。截(jié)止到現在，其用(yong)于醫療器械行(hang)業的刀具在公(gōng)司🔞所有刀‼️具🍉産(chan)品中的比重約(yuē)爲 6% ～ 7% ，并預計在今(jīn)後 2 ～ 3 年，這個比重(zhong)将會上升至 10% ～ 12% 。

難(nán)加工的钛合金(jin)材料

90% 的醫療器(qì)械植入部件由(you) Ti6Al4V 钛合金制成，源(yuan)于輕質、高強度(du)及高的生物相(xiang)容性，因其這些(xiē)特性，使得钛合(hé)金 6AL-4V 成爲醫用植(zhí)入器械的最常(chang)用的材料。钛合(hé)金 6AL-4V 通常用于髋(kuān)關節、骨螺釘、膝(xi)關節、接骨闆、種(zhong)植牙、脊🔞椎連接(jie)💞元件等的制作(zuò)。

钛合金具有的(de)特性之一是加(jia)工硬化。在加工(gong)過程剪切角大(da)，産生的切屑薄(bao)，并會在刀具上(shàng)形成相對🧡小的(de)❌接觸區域✊。另外(wài)☀️，加工過程中的(de)高切削力，同時(shi)結合切屑流動(dong)時的摩擦力，這(zhe)㊙️些因素都會導(dǎo)緻刀具局部切(qiē)削熱過高。而钛(tai)合金👅熱傳導性(xìng)👨‍❤️‍👨差，導緻産生的(de)熱量不能很好(hao)地傳導出去。于(yú)是，大量的切削(xuē)熱集中于切❌削(xuē)刃及刀具表面(mian)✍️。高的切削力，切(qiē)削熱♻️會綜合引(yin)起月牙窪的産(chǎn)🈲生，同時還會引(yǐn)起刀具的👅快速(sù)失效。這些因素(su)導緻的産品質(zhì)量不過關，以及(ji)刀具的高損耗(hào)，對于企業來說(shuō)都是一個不得(dé)不考慮的問題(tí)。

钛合金相對于(yu)鋼彈性更佳是(shì)因其有相對低(dī)的彈性模量。因(yin)🧡此，爲了保障工(gōng)件的反彈小，應(yīng)避免切削力過(guò)大。薄壁件在刀(dao)具壓力下通常(chang)都會有變形的(de)趨勢，同時還會(hui)引起震顫、摩擦(ca)甚至公⁉️差等問(wèn)題。因此，解決這(zhe)些問題的關鍵(jian)是保證整個系(xì)統的剛性💘，采用(yong)鋒利的切削刃(rèn)、正确的幾何形(xíng)體的刀具是非(fēi)常的有必要的(de)！另外，钛合金具(jù)有在高溫下與(yǔ)切削刀具發生(sheng)化學反🆚應合金(jīn)化的趨勢，其切(qiē)屑有焊接到刀(dāo)具表面的趨勢(shì)🎯。這些都是不得(dé)不考慮的因素(su)！

可靠緊湊的機(ji)床夾具

醫療器(qì)械加工設備需(xū)要具備能加工(gōng)由難加工材料(liao)☔ ( 如钛合金或不(bú)鏽鋼 ) 制成的、精(jing)度要求高的小(xiǎo)而複雜的零件(jian)，例如加工骨頭(tou)及關節的替代(dài)件就相當複雜(za)。由于被加工材(cái)料的♍切削🐪性能(neng)差，因此通常以(yi)棒料作爲毛坯(pī)料 —— 這就意味着(zhe)有大量的金屬(shu)需要被去除。也(yě)有一部🙇🏻分零件(jiàn)被鑄造成接近(jin)成品的形狀，但(dan)這也增加了一(yī)些麻煩 —— 需要制(zhi)造複雜而昂貴(guì)的夾具。

增加加(jiā)工複雜性的另(ling)一因素是公差(cha)範圍窄。

醫療器(qì)械零部件工件(jiàn)材料、加工精度(du)、表面光潔度等(děng)要求非常高，這(zhè)些都要求加工(gōng)系統的可靠性(xìng)要🔞高。因而，也對(duì)機床、夾具、刀具(jù)、 CAM 軟件等提出了(le)極高的要求。

工(gong)件通常在瑞士(shi)自動車床、多主(zhu)軸機床和回轉(zhuǎn)工作💋台等國👉際(jì)先進的醫療器(qì)械加工設備上(shang)加工。這🐪些機床(chuáng)的特點大都是(shì)尺寸非常小、結(jié)構非常緊湊🔞。

醫(yī)療器械零部件(jiàn)加工的特點及(ji)其要求，無疑推(tuī)動了加工🛀技術(shu)以及解決方案(an)的發展，以提高(gāo)中小企業加🌏工(gōng)醫用器械的競(jìng)争力及生産效(xiào)率。

穩定高效的(de)刀具

一般來說(shuō)，醫療器械行業(ye)與其他機械加(jia)工行業有三點(dian)不同：

第一，對機(ji)床的要求相對(duì)較高，像瑞士自(zì)動車床、多主軸(zhou)機床和⭐回轉工(gong)作台等先進的(de)醫療器械加工(gong)設備，與通常看(kàn)🎯到的❤️加工💋中心(xin)及車床完全不(bu)同，他們的結構(gou)非常緊湊、尺💔寸(cùn)也非常小。爲了(le)配合這些要求(qiu)，刀具的結構也(ye)需要有特殊的(de)設計，要求刀具(jù)的尺寸也要很(hen)小，同時還要保(bao)證刀具的剛性(xìng)。像 SWISSCUT 系列專門針(zhen)對凸輪式機床(chuang)的設計，就減少(shǎo)了加工區域狹(xia)小易♈産生幹涉(she)的問題，讓其可(ke)以很方便地從(cóng)刀杆的🔞兩側☂️更(geng)換📱刀片，高精度(du)的刀片和牢固(gù)的刀座設🔞計保(bǎo)證了較高的重(zhòng)複定位精⭕度。 MINCUT 是(shì) ISCRA 公司最新研發(fā)的刀具，既可用(yong)于車削，也可用(yòng)于銑削，小規格(gé)刀具卻具有高(gāo)剛性，讓其可應(ying)用于多主軸機(jī)床或🔴者是加工(gōng)中心上。

第二點(dian)是，對加工效率(lü)的要求高，對于(yú)醫療器械而言(yan)，最最看重☔的就(jiu)是加工效率，也(ye)就是加工節拍(pāi)，其要求在最短(duan)的🛀時間内，能㊙️夠(gou)更換刀片。 MULTI-MASTER 變形(xing)金剛可換刀頭(tóu)系列，隻需要幾(ji)秒鍾就可換上(shàng)不同🏒的銑刀頭(tóu)。快換刀頭的理(lǐ)念，對加工效率(lǜ)具有很好🔞的保(bǎo)證。同時也要求(qiu)刀具的壽命要(yào)盡可能的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼穩定(ding)、盡💰可能的長。應(yīng)盡可能采用高(gāo)品質的刀具，兼(jian)具塗層、刃口、斷(duan)屑槽型、刀具結(jie)構形式的整體(tǐ)配合的。這樣，才(cái)能保證機床 24 小(xiǎo)時運轉，使得機(jī)床以非常高的(de)生産效率與市(shì)場上其他的競(jìng)争對手進行競(jìng)争，從而取得競(jing)争優勢！

第三，從(cóng)工件本身來說(shuō)，它自身便與其(qí)他機械零部件(jian)有❓着🆚很大的區(qu)别。植入人體的(de)醫療器械首先(xian)要求表面光潔(jie)度非常好，精度(du)非常高，不能有(you)任何偏差，這就(jiù)對刀具的刀片(piàn)👈結構、刀片的塗(tu)🈲層都有及其嚴(yán)格的要求。此外(wai)，對刀片的重🥵複(fú)定位精度也有(yǒu)嚴♉格的眼球，使(shi)☁️其可以在保🈲證(zheng)效率提高的同(tong)時不會忽視高(gāo)質量！

完整的解(jiě)決方案

ISCAR 深入分(fèn)析了醫學器械(xiè)工業植入物的(de)特點，爲了提高(gao)這些非常🛀關鍵(jian)的元件的加工(gong)性， ISCAR 設計制作了(le)針對此行業的(de)特制刀具、刀片(pian)以及卷屑槽以(yi)加工钛合金 Ti6Al4V 并(bing)獲取此領域所(suǒ)需的高精度的(de)公差值。同時，爲(wei)了配合🥵此類零(ling)件制造商，降低(dī)他們的成本，采(cǎi)用他們已有的(de)生産設備， ISCAR 也提(ti)供特制定制刀(dāo)具以滿足不同(tong)場合的應用。

ISCAR 特(te)制的帶鋒利切(qiē)削刃的整體硬(yìng)質合金立銑刀(dāo)可用🔞于凹型零(líng)件的加工并免(miǎn)除毛刺。這些立(lì)銑刀能在半精(jing)加工及精加工(gong)中，實現最大 0.01mm 餘(yú)量的抛光銑！同(tóng)時還研發了應(yīng)用于加工钛合(hé)金及不鏽📱鋼的(de)‼️刀具 —— 基于超細(xi)晶粒基體進行(hang) PVD 塗層，實現了高(gāo)切削速度 + 高進(jin)給的高速加工(gong)。其銑刀直徑小(xiao)，編程中可采用(yong)偏斜加工策略(lue)，其優點在于獲(huò)得刀具外徑上(shang)的切削速度，排(pai)屑流💔暢，切削區(qū)域接觸面積下(xià)，切削熱更⭐低！

同(tóng)時研發部門還(hai)發現，車削應用(yong)在醫學器械工(gong)業🌍中🌈，刀片☎️牌号(hào)抑或卷屑槽等(deng)都需要進行改(gai)進。爲滿♍足用戶(hù)需求，還專門研(yán)制了高品質的(de)磨制刀片，諸如(rú) VCET 、 DCET 、 CCET 等，刀片槽型爲(wei) WF 。其先進生産技(jì)術保障了此類(lei)改進刀片帶有(you)抛光的卷屑槽(cáo)，以實現半精加(jiā)工及精加工的(de)優越表面⚽質量(liàng)。在某🐇些特殊應(yīng)用中，還提供帶(dai) MD 卷屑槽的 VCGT 刀片(pian)，以獲取高表面(mian)質量。

其 JET-CUT 系列切(qiē)斷刀，刀片寬度(dù) 3mm 和 4mm ，刀具壽命長(zhǎng)，加工表面質量(liang)高。這些研發創(chuang)新都源自⭕其信(xìn)念 —— 升級無極限(xian)，同時還已研制(zhi)出基于 TANG-GRIP 系列的(de) HP 高壓冷卻系統(tǒng)刀具。

采用經過(guo)實踐證明過的(de)工藝及刀具和(he)驗證過的切削(xuē)參數可以更及(ji)時地面對市場(chǎng)推出的醫療器(qi)械零部件零部(bu)件加工。基于多(duo)年在醫療器械(xiè)行業的經驗，還(hái)推出了醫療器(qì)械行業的刀♉具(ju)套盒，配合👣專用(yong)機床，共同爲客(kè)戶提供完美的(de)解決方案！