關于CNC加(jia)工在醫療器械行(háng)業針對難加民🔞儿初试风雨第一章❌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(zào)商們❗也在持續尋(xún)覓更佳的車削中(zhōng)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(ju)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(zhan)前景，投入了💘大量(liàng)✔️的人力和物力，來(lái)研發醫療器械加(jia)工專用刀具。爲此(ci)其特意🏃🏻‍♂️在以色列(liè)的總部成立了一(yi)個專門的醫療🐆器(qi)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(shì)醫療器械加工刀(dāo)具的研💃🏻究都超過(guo)了 12 年。截止到現在(zai)，其用于醫療器械(xiè)行業的刀具在公(gong)司♋所⭐有刀具産品(pin)中的比重約爲 6% ～ 7% ，并(bìng)預計在今後 2 ～ 3 年，這(zhe)個比重将會上升(sheng)至 10% ～ 12% 。

難加工的钛合(hé)金材料

90% 的醫療器(qì)械植入部件由 Ti6Al4V 钛(tài)合金制成，源于輕(qīng)質、高強度及高的(de)生物相容性，因其(qi)這些特性，使得钛(tai)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(gǔ)螺釘、膝關節、接骨(gǔ)闆、種植牙、脊🚶椎連(lián)接元件等的制作(zuò)。

钛合金具有的特(tè)性之一是加工硬(yìng)化。在加工過程剪(jian)切角大💜，産生的切(qiē)屑薄，并會在刀具(ju)上形成相對小的(de)接觸區域㊙️。另外，加(jia)工過程中的高切(qie)削力，同時結合切(qiē)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(chu)去。于是🍓，大量的切(qiē)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(yá)窪的産🔞生，同時還(hái)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(jù)的高損耗，對于企(qi)業來說都是一個(gè)不得不考慮的問(wèn)題。

钛合金相對于(yu)鋼彈性更佳是因(yīn)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(jue)這些問題的👉關鍵(jiàn)是保證整個系統(tǒng)的剛性，采用鋒利(lì)的切削刃、正确🏃‍♂️的(de)幾何形體的刀具(jù)是非常的有必要(yao)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(jiē)到刀具表面的趨(qū)勢。這些都是不得(dé)不考慮的因素！

可(ke)靠緊湊的機床夾(jiá)具

醫療器械加工(gōng)設備需要具備能(néng)加工由難加工材(cai)料 ( 如钛合金或不(bú)鏽鋼 ) 制成的、精度(du)要求高的小而複(fú)雜的零件，例如加(jiā)工骨頭及關🔴節的(de)替代件就相當複(fu)雜。由于被加工材(cái)料的切削性能差(chà)，因此通常以棒料(liao)作爲毛坯料 —— 這就(jiù)意味着有大量的(de)金屬需要被去除(chú)。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(jia)加工複雜性的另(ling)一因素是公差範(fan)圍窄。

醫療器械零(ling)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(deng)提出了極高的要(yào)求。

工件通常在瑞(rui)士自動車床、多主(zhu)軸機床和回轉工(gōng)作🧑🏾‍🤝‍🧑🏼台☎️等國際先進(jin)的醫療器械加工(gōng)設備上加工。這些(xiē)機床的特點大都(dou)是尺寸非常小、結(jié)構非常緊湊🐇。

醫療(liáo)器械零部件加工(gōng)的特點及其要求(qiu)，無疑推動了加工(gōng)技術以及解決方(fang)案的發展，以提高(gāo)中小企業加工醫(yi)用器🧑🏾‍🤝‍🧑🏼械的競争力(lì)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(jiā)工行業有三點㊙️不(bú)同：

第一，對機床的(de)要求相對較高，像(xiàng)瑞士自動車床、多(duo)主🥰軸🈲機床和🐪回轉(zhuǎn)工作台等先進的(de)醫療器械加工設(she)備🥰，與通🚶‍♀️常看到的(de)加工❤️中心及車床(chuang)完全不同，他們的(de)結構非常緊湊、尺(chi)寸也非🔱常小。爲⛹🏻‍♀️了(le)配合這些要求，刀(dāo)具✔️的結構也需要(yào)有特殊的設計，要(yao)求刀具🚶的尺寸也(yě)要很小，同時還要(yào)保證刀具的剛性(xing)。像 SWISSCUT 系列專門針對(dui)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(huan)刀片，高精度的刀(dao)片和牢固的♌刀座(zuo)設計保證了較高(gāo)的重複定位精度(du)。 MINCUT 是 ISCRA 公司最新研發(fa)的刀具，既可用于(yu)車削，也可用于銑(xi)削，小規格刀💯具卻(que)具有高剛性，讓其(qí)可應用于多主軸(zhóu)機床或者是加工(gōng)中心上。

第二點是(shi)，對加工效率的要(yao)求高，對于醫療器(qi)械而言，最最看重(zhòng)的就是加工效率(lü)，也就是加工節拍(pai)，其要求在最短的(de)♍時間内，能夠更換(huàn)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(huan)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(shi)也要求刀具的壽(shou)命要盡可能的穩(wen)定、盡可能的長。應(yīng)盡🈲可能采用高品(pǐn)質的刀具，兼具塗(tu)層、刃口、斷屑槽型(xíng)、刀具結構形式的(de)整體配合的。這樣(yang)，才能㊙️保證機床 24 小(xiǎo)時運轉，使得機床(chuang)以非常高的生産(chan)效率與市場上其(qi)他🌈的競争對手進(jin)行競争，從而取得(dé)競争優勢☂️！

第三，從(cong)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(rén)體的醫療器械首(shǒu)先要🐪求表面光潔(jié)度非常好，精度非(fei)常高，不能有任何(he)偏差，這就⭕對刀具(ju)的刀片結構、刀片(piàn)的塗層都有及其(qi)嚴格的要求。此外(wài)，對刀片的重複定(dìng)位精度也有嚴格(gé)的眼球，使其可以(yi)在保證效率提高(gāo)✌️的同時不會🏃‍♂️忽視(shi)高質量！

完整的解(jie)決方案

ISCAR 深入分析(xi)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(te)制刀具、刀片以及(jí)卷屑🔴槽以加工钛(tai)合金 Ti6Al4V 并獲取此領(ling)域所需的高精度(dù)的公差值。同時，爲(wei)了配合此類零件(jiàn)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(tong)場合的應用。

ISCAR 特制(zhì)的帶鋒利切削刃(ren)的整體硬質合金(jin)立銑刀可用于凹(ao)型零件的加工并(bìng)免除毛刺。這些立(lì)銑刀能在半精加(jiā)👌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(jīng)粒基體進行 PVD 塗層(ceng)，實現了高切削速(su)度 + 高進給的高速(su)加工。其銑刀直徑(jing)小，編程中可采用(yong)偏斜加⁉️工策略，其(qi)優點在于獲得刀(dāo)具外徑上的切削(xuē)速度，排🚩屑流😘暢，切(qie)削區域接觸面積(ji)下，切削熱更低！

同(tong)時研發部門還發(fā)現，車削應用在醫(yi)學器械工業中☎️，刀(dāo)片牌号抑或卷屑(xiè)槽等都需要進行(hang)改進。爲滿🐇足用戶(hù)需🌈求，還♈專門研制(zhì)🈚了高品質的磨制(zhi)刀片，諸如 VCET 、 DCET 、 CCET 等，刀片(pian)槽型爲 WF 。其先進生(sheng)産技術保障了此(ci)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(pian)，以獲取高表面質(zhì)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(tong)時還已研制出基(jī)于 TANG-GRIP 系列的 HP 高壓冷(lěng)卻系統刀具。

采用(yong)經過實踐證明過(guo)的工藝及刀具和(he)驗證過的🌈切⭕削參(can)☂️數可以更及時地(di)面對市場推出的(de)醫療器械零部件(jian)🤩零部件加工。基于(yú)多年在醫療器械(xie)行業的經驗👄，還推(tui)出了醫療器械行(hang)業的刀具套盒，配(pèi)合專用機床🛀，共同(tóng)爲客🤩戶提供完美(mei)的解決方案！