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醫療器械行業的器械加工解決方案

作者: 來源: 日期:2020-05-20 12:17:34 人氣:768
       近年來,醫療器械沖壓件呈動態增長趨勢,醫療器械制造商們也在持續尋覓更佳的車削中心及刀具以提升其競爭優勢,這也成為刀具業增長的一大重要的渠道。藝馳金屬正是看到了這個巨大的發展前景,投入了大量的人力和物力,來研發醫療器械加工專用刀具。藝馳金屬成立了專門的醫療器械研發部門,有專業的工程師從事方案的設計,他們有著豐富的經驗,專業從事從事醫療器械加工刀具的研究。

  難加工的鈦合金材料
  90%的醫療器械植入部件由Ti6Al4V鈦合金制成,源于輕質、高強度及高的生物相容性,鈦合金6AL-4V成為醫用植入器械的最常用的材料。鈦合金6AL-4V通常用于髖關節、骨螺釘、膝關節、接骨板、種植牙、脊椎連接元件的制作。
  鈦合金具有加工硬化的特性。加工過程剪切角大,產生的切屑薄,并在刀具上形成相對小的接觸區域。另外,加工過程中高的切削力,結合切屑流動時的摩擦力,將綜合導致刀具局部切削熱過高。而鈦合金熱傳導性差,令切削熱不能很快地傳導出去。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、摩擦甚至公差問題。解決問題的關鍵是保證整個系統的剛性,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生化學反應合金化的趨勢,其切屑有焊接到刀具表面的趨勢。

  可靠緊湊的機床夾具
  醫療器械加工設備需要能加工由難加工材料(如鈦合金或不銹鋼)制成的、精度要求高的小而復雜的零件,像加工骨頭及關節的替代件就相當復雜。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去除。因此,一部分零件被鑄造成接近成品的形狀,但這也增加了麻煩——需要制造復雜而昂貴的夾具。增加加工復雜性的另一因素是公差范圍窄。
  醫療器械零部件工件材料、加工精度、表面光潔度等要求高,這就要求加工系統可靠性高。從而,也就對機床、夾具、刀具、CAM軟件等提出了極高的要求。工件通常在瑞士自動車床、多主軸機床和回轉工作臺等先進的醫療器械加工設備上加工。這些機床的特點大都是尺寸非常小、結構非常緊湊。
  醫療器械零部件加工的特點及其要求,無疑推動了加工技術以及解決方案的發展,以提高中小企業加工醫用器械的競爭力及生產效率。

       穩定高效的刀具
  一般來說,醫療器械行業與其他機械加工行業有三點不同:
  第一,對機床的要求比較高,像瑞士自動車床、多主軸機床和回轉工作臺等先進的醫療器械加工設備,與通??吹牡募庸ぶ行募败嚧餐耆煌?,他們的尺寸非常小、結構非常緊湊。順應這樣的要求,刀具的結構也需要有特殊的設計,要求刀具的尺寸也要很小,同時還要保證刀具的剛性。像伊斯卡SWISSCUT系列專門針對凸輪式機床,減少了加工區域狹小易產生干涉的問題,可以很方便地從刀桿的兩側更換刀片,高精度的刀片和牢固的刀座設計保證了高的重復定位精度。MINCUT是伊斯卡最新研發的刀具,既可用于車削,也可用于銑削,小規格刀具卻具有高剛性,可應用于多主軸機床或者是加工中心上。
  第二點是,對加工效率要求高,對于醫療器械而言,最看重的就是加工效率,也就是加工節拍,要求在最短的時間內,能夠更換刀片。伊斯卡的MULTI-MASTER變形金剛可換刀頭系列,只需要幾秒鐘就可換上不同的銑刀頭??鞊Q刀頭的理念,對加工節拍具有很好的保證。此外,要求刀具的壽命要盡可能的穩定、盡可能的長。應盡可能采用高品質的刀具,兼具涂層、刃口、斷屑槽型、刀具結構形式的整體配合的。這樣,才能保證機床24小時運轉,才能以非常高的生產效率與市場上其他的競爭對手進行競爭,從而取得競爭優勢。
  第三,從工件本身來說,與其他機械零部件有著很大的區別。植入人體的醫療器械首先要求表面光潔度非常好,精度非常高,不能有任何偏差,這就需要刀具從刀片結構的設計到刀片涂層的設計都要滿足很高的加工要求。此外,還包括刀片的重復定位精度,在保證效率提高的同時不能忽視高質量的要求。
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