關于CNC加(jia)工在醫療(liáo)器械行業(ye)針對難加(jiā)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(xiè)行業呈動(dong)态增長趨(qu)勢，醫療器(qì)✂️械制😘造🍓商(shang)們也在持(chi)續尋覓更(gèng)佳的車削(xuē)中心及良(liang)好刀具，用(yong)以提升其(qí)🈲在行業中(zhōng)的競争優(you)勢，而這些(xiē)都成爲刀(dao)具業、機床(chuang)業、夾具業(yè)業務增長(zhǎng)的一大重(zhong)要的渠道(dao)🚶。而 ISCAR 伊斯卡(kǎ)正是看到(dao)了這個巨(ju)大的發展(zhǎn)前景，投入(rù)了大量的(de)人力🧑🏽‍🤝‍🧑🏻和物(wù)力，來研發(fa)醫療器械(xie)加工專用(yòng)刀具。爲此(cǐ)其特意在(zài)以色列的(de)總部成立(li)了一個專(zhuān)門🐪的醫療(liáo)器械行業(yè)刀具研發(fā)部門，有 7 名(míng)專業的工(gōng)程師專門(men)從事解決(jue)方案的設(she)計，他們都(dōu)有着豐🔴富(fu)的經驗，并(bìng)且從事醫(yi)療器械加(jiā)工刀具🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的(de)研究都超(chāo)過了 12 年。截(jié)止到現在(zai)，其用于醫(yi)療器械行(háng)業的刀具(jù)在公司所(suo)有刀具産(chan)品中的比(bi)重約爲 6% ～ 7% ，并(bìng)預計在今(jin)後 2 ～ 3 年，這個(gè)比重将會(huì)上升至 10% ～ 12% 。

難(nán)加工的钛(tài)合金材料(liào)

90% 的醫療器(qi)械植入部(bù)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(qi)械的最常(chang)用的材料(liào)。钛合金 6AL-4V 通(tong)常用于髋(kuan)關節、骨螺(luó)釘、膝關節(jiē)、接骨闆、種(zhong)植牙、脊椎(zhui)連接元件(jiàn)等的制作(zuò)。

钛合金具(jù)有的特性(xìng)之一是加(jia)工硬化。在(zai)加工過程(chéng)剪切🚶‍♀️角大(da)🏃🏻，産生的切(qie)屑薄，并會(huì)在刀具上(shàng)形成相對(duì)小的🤞接觸(chù)區域。另外(wai)，加工過程(cheng)中的高切(qiē)削力，同時(shí)結合切屑(xie)流動時的(de)摩擦力，這(zhè)些因素都(dōu)會導緻刀(dao)具局部切(qie)削熱過高(gāo)。而钛合金(jin)熱傳導性(xing)差，導緻産(chan)生的熱量(liang)不能很好(hǎo)地傳導出(chu)去。于是，大(da)量的切削(xue)🏃‍♀️熱集中于(yu)切削刃及(ji)刀具表面(mian)。高的切削(xuē)力，切👌削熱(re)會綜合引(yin)起月牙窪(wa)的産生，同(tong)時還會引(yǐn)起刀具的(de)快速失效(xiao)。這些因素(su)導緻的産(chǎn)品質量不(bu)過關，以及(jí)刀具的高(gao)損耗，對于(yu)企業來說(shuō)都是一個(gè)不得不考(kǎo)慮的問題(tí)。

钛合金相(xiàng)對于鋼彈(dan)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(xià)通常都會(huì)有變形的(de)趨勢，同時(shí)還會引起(qǐ)震顫、摩擦(cā)甚至公差(chà)等問題。因(yin)此，解決這(zhe)些問題的(de)關鍵是保(bao)🔅證整個系(xì)統的剛性(xing)，采用鋒利(lì)的🐕切削刃(ren)、正确🈲的幾(ji)何形體的(de)刀具是非(fei)♉常的有必(bi)要🐪的！另外(wài)，钛合金具(jù)有在高溫(wēn)下與切削(xue)刀具發生(shēng)化學反應(ying)合金化的(de)趨勢🌐，其切(qiē)屑有焊接(jie)到刀具表(biǎo)面的趨勢(shi)。這些都是(shi)不得不考(kao)🏃‍♂️慮的因素(su)！

可靠緊湊(cou)的機床夾(jiá)具

醫療器(qì)械加工設(shè)備需要具(ju)備能加工(gong)由難加工(gong)材料 ( 如钛(tài)合金或不(bu)鏽鋼 ) 制成(cheng)的、精度要(yào)求高的小(xiǎo)而複雜的(de)零件，例如(rú)加工骨頭(tou)及關節的(de)替代件就(jiu)相當複雜(za)。由于被加(jiā)工材料的(de)👌切削性能(néng)差，因🔴此通(tong)常以棒料(liào)作爲毛坯(pī)料 —— 這就意(yi)味着有大(da)量的金屬(shǔ)需要被去(qù)除。也有一(yi)部分零件(jiàn)被鑄造成(cheng)接近成品(pin)的形狀，但(dàn)這也增加(jia)了一些麻(má)煩 —— 需要制(zhi)造複雜而(ér)昂貴的夾(jiá)具。

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

醫(yi)療器械零(líng)部件工件(jian)材料、加工(gōng)精度、表面(miàn)光潔度等(deng)要求非♻️常(cháng)高，這些都(dōu)要求加工(gōng)系統的可(kě)靠性要高(gāo)。因而，也對(dui)機🧑🏾‍🤝‍🧑🏼床、夾具(jù)、刀具、 CAM 軟件(jian)等提出了(le)極高的要(yào)求。

工件通(tong)常在瑞士(shi)自動車床(chuáng)、多主軸機(jī)床和回轉(zhuǎn)工㊙️作台❤️等(děng)國際先進(jìn)的醫療器(qi)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(jie)構非常緊(jin)湊。

醫療器(qi)械零部件(jiàn)加工的特(tè)點及其要(yào)求，無疑推(tui)動了加工(gōng)技術✉️以及(jí)解決方案(àn)的發展，以(yǐ)提高中小(xiǎo)企業加🈲工(gong)醫用器械(xiè)的‼️競争力(li)及生産效(xiào)率。

穩定高(gāo)效的刀具(jù)

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

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(chuáng)和回轉工(gōng)作台等先(xian)進的醫療(liáo)器械加工(gōng)設備，與通(tong)常看🌈到的(de)加工中心(xin)及車床完(wán)全不同，他(ta)們的結構(gou)非常緊湊(còu)、尺寸也非(fei)常小。爲了(le)配合這些(xiē)要求，刀具(ju)的結構也(yě)需要有特(te)殊的設計(jì)，要求刀具(ju)的尺寸也(ye)要很小，同(tong)時還要保(bǎo)證刀具的(de)剛性。像 SWISSCUT 系(xì)列專門針(zhen)對凸輪式(shì)機床的設(shè)計，就減少(shǎo)了加工區(qū)域狹🔴小易(yi)産生幹涉(shè)的問題，讓(ràng)其可以很(hěn)方便地從(cóng)刀杆的兩(liang)側更換💋刀(dao)片，高精度(dù)的刀片和(hé)牢固的刀(dāo)座設計保(bǎo)證了較高(gao)的重複定(dìng)位精度。 MINCUT 是(shì) ISCRA 公司最新(xin)研發的刀(dāo)具，既可用(yong)于車削，也(ye)可用于銑(xi)削，小規格(gé)👣刀具卻具(ju)有高剛性(xing)，讓其可應(yīng)用于多主(zhǔ)軸機床或(huò)者是♉加工(gōng)中心🌈上。

第(dì)二點是，對(duì)加工效率(lǜ)的要求高(gao)，對于醫療(liao)器械而言(yan)，最最看重(zhong)的就是加(jia)工效率，也(ye)就是加工(gong)節拍，其要(yào)求在最🈲短(duǎn)的時間内(nei)，能夠更換(huàn)刀片。 MULTI-MASTER 變形(xíng)金剛可換(huàn)刀頭系列(lie)，隻需要幾(jǐ)秒鍾就可(kě)換上不同(tóng)的銑刀頭(tóu)。快換刀頭(tou)的理念，對(duì)加工效率(lǜ)具有很好(hǎo)❤️的保證。同(tóng)時也要求(qiu)刀具的壽(shou)命要盡可(ke)能的穩定(dìng)、盡可能的(de)長。應盡可(ke)能采⛷️用高(gāo)品質的刀(dāo)具，兼♊具塗(tu)層、刃口、斷(duàn)屑槽型、刀(dao)具結構形(xíng)式的🏃整體(tǐ)配合的。這(zhè)樣，才能保(bǎo)證機床 24 小(xiao)時運轉，使(shǐ)得機床以(yi)非常高的(de)生産效率(lǜ)與市場上(shang)其他的競(jìng)争對手進(jìn)行競争，從(cóng)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(ji)械零部件(jiàn)有着很大(da)的區别。植(zhí)入人體的(de)醫療器械(xiè)首先要求(qiú)表面光潔(jié)度非常好(hǎo)，精度非常(chang)高，不能有(yǒu)任何偏差(cha)，這就對刀(dao)具的刀片(pian)結構、刀片(pian)的塗層都(dou)有及其嚴(yan)格的要求(qiu)。此外，對刀(dao)片的重複(fú)定位精度(du)也有嚴🚶格(ge)的眼球，使(shi)其可以在(zài)保證效率(lü)提高的同(tong)時不會🌈忽(hū)視高質量(liàng)！

完整的解(jie)決方案

ISCAR 深(shen)入分析了(le)醫學器械(xie)工業植入(ru)物的特點(diǎn)，爲了提高(gao)這⛱️些非🏃🏻常(chang)☂️關鍵的元(yuan)件的加工(gong)性， ISCAR 設計制(zhì)作了針對(duì)此行業的(de)特制刀具(jù)、刀片以及(jí)卷屑槽以(yǐ)加工钛合(he)金 Ti6Al4V 并獲取(qu)此領域所(suǒ)需的高精(jīng)度的公差(chà)值。同時，爲(wei)了配合此(cǐ)類零件制(zhì)造商，降低(di)他們的成(cheng)本，采用他(ta)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(he)的應用。

ISCAR 特(tè)制的帶鋒(fēng)利切削刃(ren)的整體硬(ying)質合金立(li)銑刀可用(yòng)于凹👨‍❤️‍👨型零(ling)件的加工(gong)并免除毛(máo)刺。這些立(lì)銑刀能🈲在(zài)半精加工(gong)及精加工(gōng)中，實現最(zui)大 0.01mm 餘量的(de)抛光銑！同(tong)時還研發(fa)了應用于(yu)加工钛合(he)金👈及不鏽(xiu)鋼的刀具(ju) —— 基于超細(xì)晶粒基體(ti)進行 PVD 塗層(ceng)，實現了高(gāo)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(yong)偏斜加工(gōng)策略，其優(yōu)點在于獲(huò)得刀具外(wài)徑上的切(qie)削速度，排(pái)屑流⛹🏻‍♀️暢，切(qiē)削區域接(jiē)觸面積下(xià)，切削熱更(geng)低！

同時研(yan)發部門還(hái)發現，車削(xuē)應用在醫(yi)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(zhuān)門研制了(le)高品質的(de)磨制刀片(pian)，諸如 VCET 、 DCET 、 CCET 等，刀(dāo)片槽型爲(wei) WF 。其先進生(shēng)産技術保(bao)障了此類(lèi)改進刀片(piàn)帶有抛光(guang)的卷屑槽(cao)，以實現半(ban)精加工及(jí)精加工的(de)優越表面(miàn)質量。在某(mǒu)些特🈲殊應(yīng)用中✂️，還提(ti)供帶 MD 卷屑(xiè)槽的 VCGT 刀片(pian)，以獲取高(gāo)表面質量(liang)。

其 JET-CUT 系列切(qie)斷刀，刀片(pian)寬度 3mm 和 4mm ，刀(dao)具壽命長(zhǎng)，加工表面(mian)質量高。這(zhè)些研發創(chuàng)新都源自(zi)其信念😍 —— 升(sheng)級無極限(xian)，同時還已(yǐ)研制出基(jī)于 TANG-GRIP 系列的(de) HP 高壓冷卻(què)系統刀具(ju)。

采用經過(guò)實踐證明(ming)過的工藝(yi)及刀具和(he)驗證過的(de)切削參數(shu)可💃以更及(jí)時地面對(dui)市場推出(chu)的醫療器(qì)械零部件(jian)零部件加(jiā)工。基于多(duo)年在醫療(liao)器械行業(ye)🛀的經驗㊙️，還(hái)推出了醫(yī)療器械行(hang)🔞業的刀♌具(jù)套盒，配合(he)🏃‍♂️專用機床(chuáng)，共同爲客(ke)戶提供完(wán)美的解決(jué)方案！