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近幾年(nian)來 CNC 加工中的醫療(liáo)器械行業呈動态(tai)增長趨勢,醫療器(qì)🙇🏻械制✌️造商們也在(zài)持續尋覓更佳的(de)車削中心及良好(hao)刀具,用以提升其(qi)👨❤️👨在行業中的競争(zheng)優勢,而這些都成(chéng)爲刀具業、機床業(ye)✏️、夾具業業務增長(zhǎng)的一大重要的渠(qu)道。而 ISCAR 伊斯卡正是(shi)看到了這個巨大(da)的發展前景,投入(rù)了大量的人力📱和(he)物力,來研發醫療(liáo)器械加工專用刀(dao)具。爲此其特意在(zai)以色列的總部成(chéng)立了一個專門的(de)醫療♉器械行💋業刀(dāo)具🌏研發部門,有 7 名(ming)專業的工程師專(zhuān)門從事解決方案(àn)的設計,他們都有(you)✊着豐富🍓的經驗,并(bìng)且從事醫療器械(xiè)加工刀具的研究(jiū)都超過✉️了 12 年。截止(zhǐ)到現在,其用于醫(yi)療器械行業的刀(dāo)具在公司所有刀(dao)具産品中的比重(zhong)約爲 6% ~ 7% ,并預計在今(jin)後 2 ~ 3 年,這個比重将(jiāng)會上升至 10% ~ 12% 。
難加工(gōng)的钛合金材料
90% 的(de)醫療器械植入部(bù)件由 Ti6Al4V 钛合金制成(cheng),源于輕質、高強度(dù)及高的生物相容(róng)性,因其這些特性(xìng),使得钛合金 6AL-4V 成爲(wei)醫用植入器械的(de)最常用的材料。钛(tài)合金 6AL-4V 通常用于髋(kuān)關節、骨螺釘、膝關(guan)節、接骨闆、種植牙(yá)、脊椎連接元件等(děng)的制作。
钛合金具(jù)有的特性之一是(shì)加工硬化。在加工(gong)過程剪切角大🏒,産(chǎn)✂️生的切屑薄,并會(hui)在刀具上形成相(xiang)對小的🧑🏽🤝🧑🏻接觸區域(yù)。另外,加工過程中(zhong)的高切削力,同時(shí)結合切屑流動時(shi)的摩擦力,這🤟些因(yin)素都會導緻刀‼️具(jù)局部切削熱過高(gāo)。而钛合金熱傳導(dao)性差,導緻産生的(de)熱量不能很好地(di)傳導出去。于是,大(dà)量的切削⭐熱集中(zhōng)于切削🔱刃及刀具(ju)表面。高的切削力(lì),切📞削熱會綜合引(yǐn)起月牙窪的産生(sheng),同時還會引起刀(dāo)具的快速失效。這(zhe)些因素☔導緻的産(chǎn)品質量不過關,以(yi)及刀具的高損耗(hao),對于企業來說都(dōu)是一個不得不考(kǎo)慮的問題。
钛合金(jin)相對于鋼彈性更(gèng)佳是因其有相對(duì)低的彈性模量。因(yin)🔅此,爲了保障工件(jian)的反彈小,應避免(mian)切削力過大。薄壁(bi)件在刀具壓力下(xia)通常都會有變形(xíng)的趨勢,同時還會(hui)引起震顫、摩擦🔴甚(shen)至公🌈差等問題。因(yīn)此,解決這些問題(tí)的關鍵是保證整(zheng)個系統的剛性,采(cai)用鋒利的✨切削刃(ren)、正确的幾何形體(ti)的刀具是非🧡常的(de)有必要的!另外,钛(tai)合金具有在高溫(wēn)下與切削🤩刀具發(fā)生化學反應合金(jin)✊化的趨勢,其切屑(xie)有焊接到刀具表(biǎo)面的趨勢。這些都(dōu)是不得不考慮的(de)因素!
可靠緊湊的(de)機床夾具
醫療器(qì)械加工設備需要(yào)具備能加工由難(nán)加工材料 ( 如钛合(he)金或不鏽鋼 ) 制成(cheng)的、精度要求高的(de)小而複雜的零件(jian),例如加工❗骨頭及(ji)關節的替代件就(jiù)相當複雜。由于被(bèi)加工材料的切削(xuē)性能💋差,因此通常(cháng)以棒料作爲毛坯(pī)料 —— 這就意味着有(you)大量的金屬需要(yao)被去除。也有一部(bu)分零件🌈被鑄造成(chéng)接近成品的形狀(zhuang),但這也增加了⭐一(yi)些麻煩 —— 需要制造(zao)複雜而昂貴的夾(jia)具。
增加加工複雜(za)性的另一因素是(shì)公差範圍窄。
醫療(liáo)器械零部件工件(jiàn)材料、加工精度、表(biao)面光潔度等要求(qiú)非常高,這些都要(yào)求加工系統的可(kě)靠性要♈高。因而,也(ye)對機🔞床、夾🤞具、刀具(jù)、 CAM 軟件等提出了極(jí)高的要求。
工件通(tōng)常在瑞士自動車(chē)床、多主軸機床和(he)回轉工作🧡台等國(guó)際💞先進的醫療器(qì)械加工設備上加(jia)工。這些機床的特(tè)點大都是尺寸非(fēi)常小、結構非常緊(jǐn)湊。
醫療器械零部(bù)件加工的特點及(jí)其要求,無疑推動(dòng)了加🤟工技術以及(jí)解決方案的發展(zhan),以提高中小企⁉️業(yè)加工醫用器械的(de)競争力及生産效(xiào)率。
穩定高效的刀(dao)具
一般來說,醫療(liao)器械行業與其他(tā)機械加工行業有(yǒu)三點不同:
第一,對(dui)機床的要求相對(duì)較高,像瑞士自動(dong)車床、多主軸機🧑🏾🤝🧑🏼床(chuáng)和回轉工作台等(děng)先進的醫療器械(xie)加工🈲設備,與通常(cháng)看✉️到的加工中心(xīn)及車床完全不同(tong),他們的結構非常(cháng)🐉緊湊、尺🛀寸也非常(chang)小。爲🚶了配合這些(xie)要求,刀具的結構(gou)也需要有特殊的(de)設計,要求刀具的(de)尺寸也要很小,同(tong)時還要保證刀具(jù)的剛性。像 SWISSCUT 系列專(zhuān)門針對凸輪式機(jī)床的設計,就減少(shao)了加工💘區域✌️狹小(xiao)⭐易産生幹涉的問(wen)題,讓其可以很方(fāng)便地從刀杆的兩(liang)側更換刀片,高精(jīng)度的刀片和牢固(gù)的刀座設✉️計保證(zheng)了較高的重複定(ding)位精度。 MINCUT 是 ISCRA 公司最(zui)新研發的刀具,既(jì)可用于車削,也可(ke)用于銑削,小規格(gé)🌍刀具卻具有高剛(gāng)性,讓其可應用于(yú)多主軸機床或者(zhe)是加工中心上。
第(di)二點是,對加工效(xiào)率的要求高,對于(yu)醫療器械而言,最(zuì)最看重的就是加(jiā)工效率,也就是加(jiā)工節拍,其要求在(zài)最短的時間内,能(néng)夠更換刀片。 MULTI-MASTER 變形(xíng)金剛可換刀頭系(xì)列,隻需要幾秒鍾(zhōng)就可換上不同的(de)銑刀⛹🏻♀️頭。快換刀頭(tou)的理念,對加工效(xiao)率具有♉很好的保(bǎo)證。同時也要求刀(dāo)具的壽命要盡可(ke)能的穩定、盡可能(neng)的長。應盡💞可能采(cai)用高品質的刀具(ju),兼具塗層、刃口、斷(duàn)屑槽型、刀具結構(gòu)形式的整體配合(he)的。這樣,才能保證(zheng)機床 24 小時運轉,使(shi)得機床以非常高(gāo)的生産效率與市(shi)場上其他的競争(zheng)對手進行競争,從(cong)而取得競争優勢(shì)!
第三,從工件本身(shēn)來說,它自身便與(yǔ)其他機械零部件(jiàn)有着很大的區别(bié)。植入人體的醫療(liao)器械首先要求表(biao)面光🥰潔度非常好(hao),精度非常高,不能(néng)有任何偏差,這就(jiù)對刀具的刀片結(jie)構、刀片的塗層都(dou)有及其嚴格的要(yao)求。此外,對刀片的(de)重🏃複定位精度也(yě)有嚴格的眼球,使(shi)💛其可以在保證效(xiao)率提高的同時不(bu)會忽視高質量!
完(wán)整的解決方案
ISCAR 深(shen)入分析了醫學器(qì)械工業植入物的(de)特點,爲了提高這(zhe)些非常關鍵的元(yuan)件的加工性, ISCAR 設計(jì)制作了針對此行(hang)業的特制刀具、刀(dao)片以及卷屑槽以(yi)✏️加工钛合金 Ti6Al4V 并獲(huò)取此領域所需的(de)高精度的公差值(zhi)。同時,爲了配合💜此(cǐ)類零件制造商,降(jiàng)低他們的成本,采(cai)用他們已有的生(shēng)産設🙇♀️備, ISCAR 也提供特(tè)制定制刀具以滿(man)足不同場合的應(yīng)用。
ISCAR 特制的帶鋒利(li)切削刃的整體硬(yìng)質合金立銑刀可(kě)用🐉于凹❤️型零件的(de)加工并免除毛刺(ci)。這些立銑刀能在(zài)半🔴精加工及精加(jia)工中,實現最大 0.01mm 餘(yú)量的抛光銑!同時(shi)還研發了應用于(yú)加工钛合金🥰及不(bu)㊙️鏽鋼的刀具 —— 基于(yú)超細晶粒基體進(jin)行 PVD 塗層,實現了高(gao)切削速度 + 高進給(gěi)的高速加工。其銑(xǐ)刀直徑小,編程中(zhong)可采用偏斜加工(gong)策🌈略,其優點在于(yú)獲得刀具外徑上(shang)的切削速度,排屑(xiè)流暢,切削區域接(jiē)觸面積下,切削熱(rè)更低!
同時研發部(bù)門還發現,車削應(ying)用在醫學器械工(gōng)業中,刀📧片牌号抑(yì)或卷屑槽等都需(xu)要進行改進。爲滿(man)足用戶需求,還專(zhuan)門研制🌐了高品質(zhì)的磨制刀片,諸🧑🏾🤝🧑🏼如(rú) VCET 、 DCET 、 CCET 等,刀片槽型爲 WF 。其(qí)先進生産技術保(bao)障了此類改進刀(dao)片帶有抛光🔞的卷(juàn)屑槽,以實現半精(jīng)加工及精加工的(de)優越表面質量。在(zài)某些特殊應用中(zhōng),還提供帶 MD 卷屑槽(cáo)的 VCGT 刀片,以獲取高(gao)表面質量。
其 JET-CUT 系列(liè)切斷刀,刀片寬度(dù) 3mm 和 4mm ,刀具壽命長,加(jia)工表面質量高。這(zhè)些研發創新都源(yuán)🌐自❗其信📐念 —— 升級無(wu)極限,同時還已研(yán)制出基于 TANG-GRIP 系列的(de) HP 高壓冷卻系統刀(dao)具。
采用經過實踐(jiàn)證明過的工藝及(jí)刀具和驗證過的(de)❓切👄削參數❗可㊙️以更(gèng)及時地面對市場(chǎng)推出的醫療器械(xiè)零部件零部件加(jiā)工。基于多年在醫(yī)療器械行業的經(jing)驗,還推出㊙️了醫療(liao)器械行業的刀具(jù)套盒,配合✔️專用機(ji)床,共同爲客🍉戶提(ti)供完美的解決方(fāng)案!
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