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近年來,醫(yī)療器械零件呈動態(tài)增長趨勢,醫(yī)療器械制造商們也在持續(xù)尋覓更佳的車削中心及刀具以提升其競爭優(yōu)勢,這也成為刀具業(yè)增長的一大重要的渠道。伊斯卡正是看到了這個巨大的發(fā)展前景,投入了大量的人力和物力,來研發(fā)醫(yī)療器械加工專用刀具。伊斯卡在總部成立了專門的醫(yī)療器械研發(fā)部門,有7名專業(yè)的工程師從事方案的設(shè)計,他們有著豐富的經(jīng)驗,從事醫(yī)療器械加工刀具的研究都超過了12年。目前,用于醫(yī)療器械行業(yè)的刀具在伊斯卡刀具產(chǎn)品中的比重約為6%~7%,預(yù)計在今后2~3年,這個比重將會上升到10%~12%?! ?/span>
難加工的鈦合金材料
90%的醫(yī)療器械植入部件由Ti6Al4V鈦合金制成,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)用植入器械的最常用的材料。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。
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,加工過程中高的切削力,結(jié)合切屑流動時的摩擦力,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,令切削熱不能很快地傳導(dǎo)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(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、摩擦甚至公差問題。解決問題的關(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。
可靠緊湊的機(jī)床夾具
醫(yī)療器械加工設(shè)備需要能加工由難加工材料(如鈦合金或不銹鋼)制成的、精度要求高的小而復(fù)雜的零件,像加工骨頭及關(guān)節(jié)的替代件就相當(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(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窄?! ?/span>
醫(yī)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(tǒng)可靠性高。從而,也就對機(jī)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(jī)床和回轉(zhuǎn)工作臺等先進(jìn)的醫(yī)療器械加工設(shè)備上加工。這些機(jī)床的特點(diǎn)大都是尺寸非常小、結(jié)構(gòu)非常緊湊。
醫(yī)療器械零部件加工的特點(diǎn)及其要求,無疑推動了加工技術(shù)以及解決方案的發(fā)展,以提高中小企業(yè)加工醫(yī)用器械的競爭力及生產(chǎn)效率?! ?/span>
穩(wěn)定高效的刀具
一般來說,醫(yī)療器械行業(yè)與其他機(jī)械加工行業(yè)有三點(diǎn)不同:
第一,對機(jī)床的要求比較高,像瑞士自動車床、多主軸機(jī)床和回轉(zhuǎn)工作臺等先進(jìn)的醫(yī)療器械加工設(shè)備,與通??吹牡募庸ぶ行募败嚧餐耆煌麄兊某叽绶浅P?、結(jié)構(gòu)非常緊湊。順應(yīng)這樣的要求,刀具的結(jié)構(gòu)也需要有特殊的設(shè)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(jī)床,減少了加工區(qū)域狹小易產(chǎn)生干涉的問題,可以很方便地從刀桿的兩側(cè)更換刀片,高精度的刀片和牢固的刀座設(shè)計保證了高的重復(fù)定位精度。MINCUT是伊斯卡最新研發(fā)的刀具,既可用于車削,也可用于銑削,小規(guī)格刀具卻具有高剛性,可應(yīng)用于多主軸機(jī)床或者是加工中心上?! ?/span>
第二點(diǎn)是,對加工效率要求高,對于醫(yī)療器械而言,最看重的就是加工效率,也就是加工節(jié)拍,要求在最短的時間內(nèi),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。快換刀頭的理念,對加工節(jié)拍具有很好的保證。此外,要求刀具的壽命要盡可能的穩(wěn)定、盡可能的長。應(yīng)盡可能采用高品質(zhì)的刀具,兼具涂層、刃口、斷屑槽型、刀具結(jié)構(gòu)形式的整體配合的。這樣,才能保證機(jī)床24小時運(yùn)轉(zhuǎn),才能以非常高的生產(chǎn)效率與市場上其他的競爭對手進(jìn)行競爭,從而取得競爭優(yōu)勢?! ?/span>
第三,從工件本身來說,與其他機(jī)械零部件有著很大的區(qū)別。植入人體的醫(yī)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(jié)構(gòu)的設(shè)計到刀片涂層的設(shè)計都要滿足很高的加工要求。此外,還包括刀片的重復(fù)定位精度,在保證效率提高的同時不能忽視高質(zhì)量的要求?! ?/span>
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