關于CNC加(jiā)工在醫療器械行(háng)業針對難加工材(cái)料的解決方案

近幾年來 CNC 加工(gōng)中的醫療器械行(hang)業呈動态增長趨(qū)勢，醫療器械制造(zao)商們也在持續尋(xún)覓更佳的車削中(zhong)心及良好刀具，用(yòng)以提⛷️升其🐇在行業(ye)中的競争優勢，而(ér)這些都成爲刀具(jù)業、機床業、夾具業(yè)業務增長的一大(da)重要的渠道。而 ISCAR 伊(yī)斯卡正是看到了(le)這個巨大的發展(zhǎn)前景，投入了大量(liang)的人力👈和物力，來(lai)研發醫療器械加(jia)工專用刀具。爲此(cǐ)其特意在以色列(lie)🧡的總部成立了一(yī)個專門的醫療器(qì)械行業刀具🥵研發(fa)部✂️門，有 7 名專業的(de)工程師專門從事(shi)解決方案的設計(ji)，他們都✏️有🧑🏾‍🤝‍🧑🏼着豐富(fu)的經驗，并且從事(shi)醫療器械加工刀(dāo)具的研究都超過(guo)了 12 年。截止到現在(zài)，其用于醫療器械(xie)行業的刀具在公(gong)司🐆所有刀具産品(pǐn)中的比重約爲 6% ～ 7% ，并(bìng)預計在今後 2 ～ 3 年，這(zhè)個比重将會上升(shēng)至 10% ～ 12% 。

難加工的钛合(he)金材料

90% 的醫療器(qi)械植入部件由 Ti6Al4V 钛(tài)合金制成，源于輕(qing)質、高強度及高的(de)生物相容性🌈，因其(qi)這些🐅特性，使得钛(tài)合金 6AL-4V 成爲醫用植(zhi)入器械的最常用(yong)的材料。钛合金 6AL-4V 通(tong)常用于髋關節、骨(gu)螺釘、膝關節、接骨(gu)闆、種植牙、脊椎連(lian)接元件等的制作(zuò)。

钛合金具有的特(te)性之一是加工硬(ying)化。在加工過程剪(jian)切角大🈲，産生的切(qie)屑薄，并會在刀具(ju)上形成相對小的(de)接觸區域。另外，加(jiā)工過程中的高切(qiē)削力，同時結合切(qie)屑流動時的摩擦(cā)力，這👨‍❤️‍👨些因素☔都會(huì)導緻刀🍉具局部切(qie)削熱過高。而钛合(he)金熱傳導性差，導(dǎo)緻産生的熱量不(bú)能很好地傳導出(chū)去。于是，大量的切(qie)削熱集中于切削(xue)刃及刀具表面。高(gāo)的切削力，切削熱(re)會綜合引起月牙(ya)窪的産生，同時還(hai)😘會引起刀具的快(kuài)速失效。這些因素(sù)導緻的産品質量(liang)不過關，以及🈲刀具(ju)的高損耗，對于企(qi)業來說都是一個(gè)不得不考慮的問(wen)題。

钛合金相對于(yú)鋼彈性更佳是因(yin)其有相對低的彈(dàn)💯性🈚模量。因此，爲了(le)保障工件的反彈(dan)小，應避免切削力(lì)過大。薄壁件在刀(dao)具壓力下通常都(dou)會有變形的趨勢(shì)，同🌍時還會引起震(zhen)顫、摩擦🏃🏻‍♂️甚至公差(cha)等問題。因此，解決(jué)這些問題的關鍵(jian)是保證整個系統(tǒng)的剛性❌，采用鋒利(li)的❄️切削刃、正确的(de)幾何形體的刀具(ju)是非⭕常的有必要(yào)🤩的！另外，钛合金具(ju)有在高溫下與切(qie)削刀具發生化學(xué)反應合金化的趨(qū)勢，其切屑有焊接(jie)到刀具表面的趨(qū)勢📱。這些都是不得(de)不⛱️考慮的因素！

可(kě)靠緊湊的機床夾(jia)具

醫療器械加工(gong)設備需要具備能(neng)加工由難加工材(cái)料 ( 如钛合金或不(bu)鏽鋼 ) 制成的、精度(dù)要求高的小而複(fú)雜的零件，例如加(jia)工骨頭及關⭐節的(de)替代件就相當複(fu)雜。由于被加工材(cai)料的切削性能差(chà)，因此通常以棒料(liào)作爲毛坯料 —— 這就(jiù)意味着有大量的(de)金屬需要被去除(chu)。也有一部🔴分零件(jiàn)⭕被鑄造成接近成(chéng)品的形狀，但這也(ye)增加了一些麻煩(fan) —— 需要制造複雜而(er)昂貴的夾具。

增加(jiā)加工複雜性的另(lìng)一因素是公差範(fan)圍窄。

醫療器械零(líng)部件工件材料、加(jia)工精度、表面光潔(jié)度🌂等🍉要求非🔅常高(gao)，這些都要求加工(gong)系統的可靠性要(yào)高。因而，也對機床(chuang)、夾具、刀具、 CAM 軟件等(děng)提出了極高的要(yào)求。

工件通常在瑞(ruì)士自動車床、多主(zhu)軸機床和回轉工(gong)🏃‍♀️作台等💃國際先進(jin)的醫療器械加工(gong)設備上加工。這❌些(xiē)機床的特點🏃大都(dou)是尺寸非常小、結(jie)構非常緊湊。

醫療(liao)器械零部件加工(gong)的特點及其要求(qiu)，無疑推動了加🌐工(gōng)技🐆術以及解決方(fāng)案的發展，以提高(gāo)中小企業加🏃‍♀️工醫(yī)用器械的❌競争力(li)及生産效率。

穩定(ding)高效的刀具

一般(bān)來說，醫療器械行(hang)業與其他機械加(jia)工行業有三🌂點不(bú)同：

第一，對機床的(de)要求相對較高，像(xiang)瑞士自動車床、多(duō)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻主軸機床和回轉(zhuǎn)工作台等先進的(de)醫療器械加工設(shè)備，與通✂️常看到的(de)加工中心及車床(chuáng)完全不同，他💘們的(de)結♌構非常緊湊、尺(chǐ)寸也非常小。爲了(le)配合這些要求，刀(dao)具的結構也需要(yao)有特殊的設計，要(yao)求刀具的尺寸也(yě)要👨‍❤️‍👨很小，同時還要(yao)保證刀具👌的剛性(xing)。像 SWISSCUT 系列專門針對(duì)凸輪式機床的設(shè)計，就減少了加工(gōng)區域狹小⭐易産生(sheng)幹涉的問題，讓其(qi)可以很方便地從(cóng)刀杆的兩側更換(huàn)♋刀片，高精度的刀(dāo)片和牢固的刀座(zuo)設計保證了較高(gao)的重複定位精🈲度(dù)。 MINCUT 是 ISCRA 公司最新研發(fā)的刀具，既可用于(yu)車削，也可用于銑(xǐ)削，小規格刀🧑🏽‍🤝‍🧑🏻具卻(que)具有高剛性，讓其(qi)可應用于多主軸(zhóu)機🈲床或者是加工(gōng)👈中心上。

第二點是(shì)，對加工效率的要(yào)求高，對于醫療器(qì)械而言，最最看🚩重(zhong)的就是加工效率(lǜ)，也就是加工節拍(pāi)，其要求💛在最短的(de)時間🐇内，能夠更換(huan)刀片。 MULTI-MASTER 變形金剛可(kě)換刀頭系列，隻需(xū)要幾秒鍾就可換(huàn)上不🏃‍♀️同的銑刀🐇頭(tou)。快換刀頭的理念(niàn)，對加工效率具有(yǒu)很好的保證。同時(shí)也要求刀具的壽(shou)命要盡可能的穩(wěn)定、盡可能的✌️長。應(yīng)盡可能采用高品(pǐn)質的刀具，兼具塗(tú)層、刃口、斷屑槽型(xing)、刀具結構形式的(de)整體配合⁉️的。這樣(yang)，才能保證機床 24 小(xiao)時運轉，使得機床(chuang)以非常高的生産(chǎn)效率與市場上其(qi)他的競争對手進(jìn)行競争，從而取得(dé)競争優勢！

第三，從(cóng)工件本身來說，它(ta)自身便與其他機(ji)械零部件🌈有着很(hěn)💘大🥵的區别。植入人(ren)體的醫療器械首(shou)先要📞求表面光潔(jie)度📱非常🈚好，精度非(fēi)常高，不能有任何(he)偏差，這就對刀具(ju)的刀片✍️結構、刀片(pian)的塗層都有及其(qi)嚴格的要求。此外(wai)，對刀片的重複定(ding)位精度也有嚴格(gé)的眼球，使其可以(yi)在保證效率提高(gao)🤞的同時不會忽視(shì)高質量！

完整的解(jie)決方案

ISCAR 深入分析(xī)了醫學器械工業(yè)植入物的特點，爲(wei)了提🏃🏻高這些非🈲常(cháng)關鍵的元件的加(jia)工性， ISCAR 設計制作了(le)針對此行業的特(tè)制刀具、刀片以及(jí)卷屑槽以加工钛(tai)合金 Ti6Al4V 并獲取此領(lǐng)域所需的高精度(dù)的公差值。同時，爲(wei)了🔴配合此類零件(jian)制造商，降低他們(men)的成本，采用他們(men)已有的生産設備(bei)， ISCAR 也提供特制定制(zhì)刀具以滿足不同(tóng)場合的應用。

ISCAR 特制(zhi)的帶鋒利切削刃(ren)的整體硬質合金(jīn)立銑刀可用于🥵凹(ao)型零✌️件的加工并(bìng)免除毛刺。這些立(li)銑刀能在半精加(jia)工及🈲精加工中🐆，實(shí)現最大 0.01mm 餘量的抛(pāo)光銑！同時還研發(fā)了應用于加工钛(tài)合金及不鏽鋼❓的(de)刀具 —— 基于超細晶(jing)粒基體進行 PVD 塗層(ceng)，實現了高切削速(sù)度 + 高進給的高速(su)加工。其銑刀直徑(jing)小，編程中可采用(yòng)偏斜加工❓策🧡略，其(qi)優點在于獲得刀(dao)具外徑上的切削(xue)速度，排屑流暢，切(qiē)🈲削區域接觸面積(ji)下，切削熱更低！

同(tóng)時研發部門還發(fā)現，車削應用在醫(yi)學器械工業中💞，刀(dao)㊙️片牌号抑或卷屑(xiè)槽等都需要進行(háng)改進。爲滿足用戶(hù)需🌂求，還專門研制(zhi)了高品質的磨制(zhi)刀片，諸如 VCET 、 DCET 、 CCET 等，刀片(piàn)槽型爲 WF 。其先進生(sheng)産技術保障了此(cǐ)類改進刀片帶有(you)抛光的卷屑槽，以(yi)實現半精加工及(jí)精加工的優越表(biǎo)面質量。在某些特(te)♈殊應用中💜，還提供(gong)帶 MD 卷屑槽的 VCGT 刀片(piàn)，以獲取高表面質(zhi)量。

其 JET-CUT 系列切斷刀(dāo)，刀片寬度 3mm 和 4mm ，刀具(jù)壽命長，加工表面(mian)質量高。這些研發(fā)創新都源✍️自其信(xìn)念 —— 升級無極限，同(tóng)時還已研制出基(jī)于 TANG-GRIP 系列的 HP 高壓冷(leng)卻系統刀具。

采用(yong)經過實踐證明過(guò)的工藝及刀具和(hé)驗證過的切削參(can)數💘可以更及時地(dì)面對市場推出的(de)醫療器🏃‍♀️械零部件(jiàn)零部件加工。基🐉于(yú)多年在醫療器械(xiè)行業的經驗，還推(tui)出了醫療器械行(háng)業的刀具套盒，配(pèi)合專用機床，共同(tong)爲客戶提供完美(měi)的解決方案！