醫療裝置制造商面臨諸多棘手的挑戰。他們的客戶要求使用難于加工的材料，例如鈦，生產出微小的、更復雜的零件而且要求非常精密。最重要的是他們必須按嚴格的規章操縱，需要符合多方面的、嚴密的文件要求。

　　矯形裝置的設計需要符合骨骼和關節的復雜外形，因而這些零件的加工也很復雜。從棒料加工出來的這些裝置，需要切掉大量的材料，因而由于很多材料的切削性能指數低，使工序很昂貴。所以，一些零件鑄造成接近零件的終極外形，這經常需要復雜且昂貴的夾具。另一個加工復雜性的題目是大多數裝置物需要嚴格的公差——0.002英寸或更小。

　　由于這些壓力，引出新技術幫助制造醫療零件的車間應對競爭。Agile的12軸車床、新等級的刀片和創新的回轉法螺紋加工性能生產這些復雜零件，精度非常高；電火花加工中的很多創新，使高質量零件的生產更快，消除了很多老加工技術中固有的題目。

　　不銹鋼與鈦是醫療植進物用得最多的材料。不銹鋼通常用于不是永久性置進體內的種植體。鈦通常寧愿用于醫療種植體，是由于它的重量輕、強度高及其生物相容性。另外，鈦種植體可用于磁共振成像和計算層析X射線攝影法成像診斷程序，因而，種植體植進后不會影響病人進行這些診斷程序。

　　鈦6AL-4V ELI是用于制造胯關節、接骨螺釘、膝關節、板形骨或器官、假牙和外科裝置的標準材料。但是，鈷鉻合金由于其堅硬、更緊密的粒度和比鈦更潔凈，會越來越經常使用。

　　加工鈦合金比加工鋼所需的切削力只略微大一點，但是，鈦合金的冶金特性使其比相當硬度的鋼更難于加工。

　　鈦有一種加工硬化性，這種特性消除了切削刀具前面的固結金屬(卷邊)。這有助于加大加工中的剪切角，因而形成薄的切屑，與切削刀具表面在相當小的面積上接觸。由于這加工硬化性，在刀具與工件運動接觸中，進給不應停止。這樣在加工中產生的大的支承力，結合在接觸區由切屑所產生的摩擦力，導致在刀具局部區熱量大大增加。切削鈦所產生的熱量，不會很快消散，由于它是不良導體。因此，大部分熱量集中在切削刃和刀具表面。

　　大的承受力和熱量，在切削刃四周形成月牙洼，導致刀具迅速損壞。更糟的是，鈦合金在刀具的工作溫度下，有很強烈的傾向與刀具中的材料熔合成合金或再起化學變化，還有一種趨勢是當切屑黏結到刀具切削刃上時，導致刀具表面損傷。

　　當刀具開始磨損時，這些困難會加倍，因而，用于加工鈦及其合金的刀具應該認真監視，確保刀刃鋒利，磨鈍前要進行更換。加工鈦及其合金的經驗是，假如在加工過程中，見到任何變化，就應該立即換刀，由于變化意味著刀具要變鈍了。

　　另一個保持刀具鋒利的原因是，當用磨損或損壞的刀具切削時，鈦可能導致著火。當燃燒時，金屬產生氧，因而火會自燃。所以，很多加工鈦的車間不報火警，他們在機床上裝備滅火系統。鈦的彈性模數相當低，比鋼具有更高彈性，因而在加工時會趨向于偏離切削刀具，除非要保持重切削或用作適當的支持。細長的零件在刀具壓力下，趨向于偏轉，導致刀顫、刀具磨擦和工差的題目。另外，整個系統的剛性很重要，要使用鋒利、正確外形的刀具。

　　12軸控制意味著更少裝卸工件

　　在醫療行業中，特別迫切需要降低生產復雜零件的本錢。這就導致產生先進的、有12個軸運動的機床，能夠以任何空間包絡，全部定位，同時，增加一次裝夾的加工工序數目，不用重新定位或裝卸。

　　例如，Tornos Technologies US Corp.(www.tornos.com) 生產的12軸車削中心，一次裝夾，所有12 軸聯動，生產復雜零件。除了加工復雜零件，機床還提供精密的精度和好的表面光潔度。Tornos 的 2000系列車削中心的控制系統，配合軟件，能在Windows PC上運行復雜零件的程序。軟件編寫使控制系統的中心時鐘用作電子凸輪，模擬傳統的、運行凸輪的機床。

　　佳工機電網

　　Tornos12軸車削中心有帶中心時鐘

　　——電子凸輪軸——虛擬電子凸輪

　　同時控制所有軸

　　軸的路徑通過數據處理來計算，由控制系統儲存成數據表。每個軸有它自己的控制芯片(類似于“電子凸輪”)，只儲存它的刀具路徑表，即在1或2軸中的運動順序。時鐘信號發生器每8毫秒讀取和執行一步。一個數據表用于控制刀具路徑軸，另一個控制主軸速度、轉動和停止，第3個用于機床功能。每個零件的數據表是離線編程。

　　中心時鐘同步多個，單個的刀具路徑。在使用凸輪的機床中的圓周在360?內。在Tornos的機床上，用存儲的程序代替凸輪，消除了機床上物理角度限制。控制系統并行地讀取數據，不是一次一個地讀，因而機床能有4把刀具同時切削。

　　車削刀片 為了進步生產率，降低刀具本錢，山特維克(Sandvik Coromant)(www.coromant..sandvik.com/us) 最近推出一系列車削胯關節用的圓刀片。當用于外部車削球狀和窩狀胯關節中的球狀骨臼時，該公司指出，在優化粗切工序直接從鑄件加工時，使用這些刀具可以提供安全和生產率的平衡。

　　在粗切應用中，這種刀片的圓形提供強的切削刃，防止過度的磨損凹口，因而刀具的變化較小。由于這些刀片加工產生的溫度較低，所以操縱者可以進步進給和速度，以進步生產率。該公司也提供帶正的、D型刀片的刀柄，用于精車和球形車削。當接近加工部位受到限制時，也可用其進行內部車削。

　　Sandvik Coromant的圓形刀片適合于該公司的CoroTum 107鏜桿及其可達到正確切刃中心高度的EasyFix方法。

　　該公司指出，圓刀片和D型刀適于加工鈦和鈷鉻種植體。當用圓刀片加工鈷鉻時，該公司推薦的牌號GC1030、GC1105級是D型刀片和鈷鉻的最佳等級；當用圓形和D型兩種刀片加工鈦時，H13A級達到最佳效果。

　　回轉法加工螺紋 為了使外科醫師使用更方便，醫療零件越來越復雜。但是，這復雜性需要新的裝置，用于特殊的車削和銑削工序，產生所需的復雜外形。例如，Tornos 巳經設計了一種新的回轉法加工螺紋的設備，用來加工一些接骨螺釘的大螺旋角。

　　不像切螺紋和攻絲，回轉法加工螺紋產生干凈的輪廓，不帶毛刺。回轉法加工螺紋可以用于外部切螺紋和內部攻絲。這工序在一臺自動車床上進行，需要主軸轉速30,000轉/分。

　　當內螺紋攻絲時，主軸軸線必須平行于被加工零件運轉。內部回轉過程比傳統攻絲快60%。另外，刀具使用壽命較長，Tornos先容，可加工2500個零件，刀具不會損壞。切削速度高，因而加工時間短。沒有毛刺和殘留切屑，螺紋切削的深度可以大于螺紋直徑的3倍。甚至于能加工到盲孔的底部。

　　對于外部螺紋，裝到車床尾真個一個裝置，根據被加工零件螺旋角旋轉和傾斜。加工是由一個球形刀具完成的，該刀具包括3把與被加工螺紋截面相同的刀。驅動用回轉法加工螺紋的刀具的主軸，以高速旋轉(12,000轉/分)，同時零件在相反方向，以低速同時回轉。進給率與兩回轉同步，該過程繼續到所需的螺紋長度都加工完。硬金屬刀具必須與被生產的螺紋有相同的外形。

　　由于刀具以與零件相反的方向高速旋轉，所以被加工的螺紋表面很完美，避免了有時在用傳統螺紋銑削方法加工時所見到的分歧要求的表面。

　　回轉法加工螺紋也消除了從導向道退出長的棒料，因而有助于避免由于過長的伸出而卡住。

　　更好的電火花加工 電火花加工(EDM)，由于不受工件硬度的影響，是生產復雜、高精度醫療裝置經常使用的方法，能用于加工硬的、難于加工的合金。但是，這方法有兩方面

　　影響鈦：首先，它改變鈦零件表面上自然的、高度防腐蝕氧化物涂層的顏色，使鈦由灰色變為淺藍色。其次，更麻煩的是，在電火花加工過程中，銅和鋅的微滴，從金屬絲再淀積在被加工零件的表面。這回鍍需要昂貴的清理過程，由于銅是適生物排斥的。

　　夏米爾技術(Charmilles Technologies)(www.charmillesus.com) 巳經開發了一種新型的電火花加工機(稱為CleanCut)，該公司稱，切削比以前的技術更快，能加工出更清楚的外形。這加工機可以減少電火花加工分歧要求的表面質量。通過產生交替的正、負放電，CleanCut 加工機消除了鈦零件表面變藍。另外，夏米爾稱，這加工機大大減少了鈦表面的銅污染，降低了加工后清理本錢。

　　微成型 醫療零件尺寸越來越小，強度越來越高的趨勢，使Phillips Plastics Corp. (www.phillipsplastics.com) 開發一種微鑄工藝，用來加工鈦制醫療零件，尺寸小到0.0001立方英寸。固然該工藝遵循與大多數其它注塑模金屬同樣的準則，但鈦通常會產生粗糙的表面和較薄的壁截面。該工藝的優點，包括材料利用率高，損耗低，型腔到型腔之間重復性高和+60.001英寸的高精度。

　　滿足聯邦政府各項法規 美國食品及藥物治理局嚴格的質量系統要求，規管醫療裝置制造商的業務。這些質量標準需要制造醫療裝置的制造商，對一個零件所采取的每一個動作，制造商要持有聲明文件。所有材料(棒料和鑄件)要編號，所有文件必須匹配。假如任何時候，書面資料的系列號與材料不符，則整批必須報廢。

　　為了既符合食品和藥物治理局的規定，又盡量進步機床的生產率，美國田納西州Memphis的Odyssey Medical (www.odysseymec.com) 竭盡全力進步過程的質量。Odyssey巳實行了嚴格的過程控制用以證實和一種過程控制技術，稱為預先控制，監控零件公差和加工過程中穩定性的。預先控制擴大了標準過程的控制圖表，使操縱者在出故障前調整好機床的偏置。Odyssey技術服務部總裁Tim Gooch解釋道：“零件的規格控制零件的可接受性，但預先控制可以控制操縱者的動作。”這技術把公差帶分為綠色、黃色和紅色區，中間50%的公差帶是操縱者的目標工作范圍。任何兩個連續的零件，超過這更嚴格的公差，都會告知操縱者調整機床的偏置。相反，連續的零件偏差相反，表示這過程不穩定需要調整。超出公差范圍的零件當然報廢。