醫(yī)用零件特別是加工矯形植進(jìn)物及假體,是小零件加工的一大增長點(diǎn)。到2050年,全球年齡超過65歲的老人,將增至目前的三倍之多,而這個人群占據(jù)了假體植進(jìn)的最大市場份額。
醫(yī)學(xué)器械產(chǎn)業(yè)呈動態(tài)增長趨勢,也成為刀具增長的一大重要渠道。此增長基于西方及亞洲人群的壽命增長。而外科整形植進(jìn)市場也促進(jìn)了醫(yī)學(xué)器械產(chǎn)業(yè)的持續(xù)增長。制造商們也持續(xù)尋覓更佳的車削中心及刀具以提升其競爭上風(fēng)。
醫(yī)學(xué)器械的加工需求
加工設(shè)備需要能加工由難加工材料(如鈦合金或不銹鋼制成)制成的,高精度要求的小而復(fù)雜的零件。加工骨頭及關(guān)節(jié)的替換件也相當(dāng)復(fù)雜。由于被加工材料的切削性能差,毛坯通常為棒料,這意味著大量金屬需要被往除。因此,一部分零件被鑄造成接近成品的外形,但這也增加了麻煩——需要制造復(fù)雜而昂貴的夾具。
增加加工復(fù)雜性的另一因素是公差范圍?-。這無疑推動了加工技術(shù)以及解決方案的發(fā)展,以進(jìn)步中小企業(yè)加工醫(yī)用器械的競爭力及生產(chǎn)效率。先進(jìn)的車削刀具,結(jié)合最前沿的合金牌號,革新的幾何形體及卷屑槽設(shè)計,使得確保加工復(fù)雜外形的同時,保障公差范圍。
90%的醫(yī)用器械植進(jìn)部件由Ti6Al4V鈦合金制成。盡管不銹鋼也被采用,但鈦合金的強(qiáng)度重量比的上風(fēng)及人體脂肪對其粘附性更佳,使得外科醫(yī)生更樂于選用鈦合金材料的植進(jìn)物。 源于輕質(zhì)、高強(qiáng)度及高的生物相容性,鈦合金6AL-4V成為醫(yī)用植進(jìn)器械的最常用的材料。鈦合金植進(jìn)物與核磁共振及計算機(jī)斷層掃描成像不相矛盾,不干擾相關(guān)操縱。鈦合金6AL-4V通常用于髖關(guān)節(jié)、骨螺釘、膝關(guān)節(jié)、接骨板、種植牙、脊椎連接元件的制作。盡管近年來,鈷、鉻合金的應(yīng)用也在增加。
相對于加工鋼,加工鈦合金的切削力更高。在相同硬度的條件下,鈦合金的冶金特性使得其金屬切削性更差。相對于加工常見的含鐵合金及鋁合金,加工鈦合金的難度大多了。設(shè)想其為不銹鋼,但切屑相對更強(qiáng)韌,進(jìn)刀、退刀時更易使刀具折斷。推薦在高速切削時采用PVD涂層的IC908-IC907-IC1008的,以避免刀具過熱。
專業(yè)的加工刀具
ISCAR公司傳來的好消息是,該公司已研發(fā)了一系列的小型刀片以用于鈦合金工件的加工。這些刀具的共同特性是非常鋒利,拋光或磨制的前刀面具有高的表面光潔度以免除積屑瘤的產(chǎn)生。事實(shí)上,大多數(shù)的合金牌號為IC908,這是久經(jīng)-驗(yàn)證的用于航空產(chǎn)業(yè)鈦合金加工的牌號。ISCAR加工鈦合金的微小刀具已成系列,包括:非常鋒利切削刃、特別的排屑槽、拋光表面的立銑刀;整體硬質(zhì)合金鉆頭,最小直徑為0.8mm,P型幾何形體;整體硬質(zhì)合金鉸刀,最小直徑為1mm,S型幾何形體;帶WF、MD斷屑槽的四種鋒利的車刀片;JETCUT切斷刀—專業(yè)于鈦合金切斷。
SCAR深進(jìn)分析了醫(yī)學(xué)器械產(chǎn)業(yè)植進(jìn)物的特點(diǎn),以進(jìn)步這些非常關(guān)鍵的元件的加工性,因此,也設(shè)計制作特制刀具,刀片以及卷屑槽以加工鈦合金Ti6Al4V并獲取此特別領(lǐng)域所需的高精度的公差值。為配合此類零件制造商采用他們已有的生產(chǎn)設(shè)備,ISCAR 也提供特制刀具以滿足不同應(yīng)用。
ISCAR研制的帶鋒利切削刃的整體硬質(zhì)合金立銑刀可用于凹型零件的加工并免除毛刺。這些立銑刀能在半精加工及精加工中,實(shí)現(xiàn)最大0.01mm余量的拋光銑。ISCAR也研發(fā)同時應(yīng)用于加工鈦合金及不銹鋼的刀具—基于超細(xì)顆粒基體進(jìn)行PVD涂層—實(shí)現(xiàn)了高切削速度+高進(jìn)給的高速加工。ISCAR的新式整體硬質(zhì)合金鉆頭最小直徑0.8mm,鋒利切削刃,P型幾何形體,合金牌號IC908。ISCAR的新式整體硬質(zhì)合金鉸刀,最小直徑1mm,鋒利切削刃,S型幾何形體,合金牌號IC908。
ISCAR的研發(fā)部分發(fā)現(xiàn),車削應(yīng)用在醫(yī)學(xué)器械產(chǎn)業(yè)中,刀片牌號抑或卷屑槽都需要改進(jìn)。為滿足用戶需求,ISCAR研制了高品質(zhì)的磨制刀片,諸如:VCET、DCET、CCET,刀片槽型為WF。ISCAR的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)保障了此類改進(jìn)刀片帶有拋光的卷屑槽,以實(shí)現(xiàn)半精加工及精加工的出色表面質(zhì)量。在某些特殊應(yīng)用中,ISCAR可提供帶MD卷屑槽的VCGT刀片,以獲取高表面質(zhì)量。
ISCAR的 JET-CUT系列,刀片寬度3mm及4mm,合金牌號IC908,加工表面質(zhì)量高,刀具壽命長。源于ISCAR的信念——升級無極限,ISCAR已研制出基于TANG-GRIP系列的HP高壓冷卻系統(tǒng)刀具。
ISCAR關(guān)注提供創(chuàng)新的解決方案以使得用戶能在此產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域彰顯競爭上風(fēng):采用革新的刀具獲取高質(zhì)量的工件并有效縮短加工時間。
專業(yè)刀具的巧妙運(yùn)用
鈦合金具有加工硬化的特性。加工過程剪切角大,產(chǎn)生的切屑薄,并在刀具上形成相對小的接觸區(qū)域。另外,加工過程高的切削力,結(jié)合切屑活動時的摩擦力,將綜合導(dǎo)致刀具局部切削熱過高。而鈦合金熱傳導(dǎo)性差,令得切削熱不能很快地傳導(dǎo)出往。于是,大量的切削熱集中于切削刃及刀具表面。高的切削力,切削熱會綜合引起月牙洼的產(chǎn)生,并引起刀具的快速失效。
相對低的彈性模量,使得鈦合金相對于鋼,彈性更佳。因此,應(yīng)避免切削力過大,以保障工件的反彈小。薄壁件在刀具壓力下有變形的趨勢,引起震顫,摩擦甚至公差題目。解決題目的關(guān)鍵是保證整個系統(tǒng)的剛性,采用鋒利切削刃、正確的幾何形體的刀具是非常必要的。另外,鈦合金具有在高溫下與切削刀具發(fā)生化學(xué)反應(yīng)合金化的趨勢,其切屑有焊接到刀具表面的趨勢。
綜上,面對加工小零件的所有的機(jī)遇與挑戰(zhàn),采用前沿的刀具,可以大大提升用戶的競爭上風(fēng)。









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