1.难加工的钛合金材料
90%的医疗器械植入部件由Ti6Al-4V钛合金制成,来源于轻质、高强度和高生物相容性,钛合金6AL-4V是医疗器械最常用的材料。钛合金6AL-4V通常用于股关节、骨螺钉、膝关节、骨接合板、植牙、脊椎接合元件的制作。钛合金刀具有加工硬化的特性。在加工过程中,切削角度大,产生的切屑薄,刀具上形成的接触面积相对较小。另外,加工过程中高的切削力,结合切屑流动时的摩擦力,将综合导致刀具局部切削热过高。钛合金导热性差,切削热不能快速传递。结果,大量切削热集中在切削刃和刀具表面。高切削力和切削热会导致月牙形凹陷和刀具快速失效。
相对较低的弹性模量使钛合金比钢更有弹性。因此,应避免过大的切削力,以确保工件回弹小。薄壁零件在刀具压力下容易变形,导致震颤、摩擦甚至公差问题。解决困难的重要是确保全部系统软件的刚度,选用锐利钻削刃、恰当的几何图形型体的钛合金刀具是十分必需的。此外,钛合金在高温下有与刀具发生化学反应合金化的趋势,其碎片有焊接到刀具表面的趋势。
2.可靠紧凑的机床夹具
医疗器械加工设备需要能够加工由难以加工的材料(如钛合金或不锈钢)制成的具有高精度要求的小而复杂的零件,如用于加工相当复杂的骨骼和关节的替换零件。因为被加工材料的切削性能差,所以原材料多为棒材。 也就是说,必须去除大量的金属。因此,一部分零件被铸造成接近成品的形状,但是需要制造麻烦复杂且昂贵的夹具。增加加工复杂性的另一个因素是公差范围狭窄。
医疗器械零部件对工件材料、加工精度和表面光洁度有很高的要求,这就要求加工系统具有很高的可靠性。因此,也对机床、夹具、刀具、凸轮软件等提出了极高的要求。工件通常在先进的医疗设备上加工,如瑞士自动车床、多轴机床和旋转工作台。这些机床大多具有体积小、结构紧凑的特点。
医疗器械零件加工的特点和要求无疑推动了加工技术和解决方案的发展,提高了中小企业在加工医疗器械方面的竞争力和生产效率。
3.稳定高效的刀具
一般来说,医疗器械行业和其他机械加工行业有三个区别:
第一,对机床的要求很高。瑞士自动车床、多轴机床和旋转工作台等先进的医疗设备加工设备与常见的加工中心和车床完全不同。它们体积很小,结构紧凑。根据这样的要求,刀具的构造也需要特殊的设计,刀具的尺寸也小,刀具的刚性也需要保证。就像来宝精工专用于凸轮式机床一样,减少了加工区域狭窄且容易干涉的问题,能够从刀架的两侧简单地更换刀具,高精度的刀具和坚固的刀架设计保证了高的反复定位精度。MINCUT是宝精工最近开发的刀具,既可用于车削也可用于铣削,但小型刀具具有高刚性,可适用于多主轴机床和加工中心。
第二,对加工效率的要求很高。对于医疗器械来说,最重要的是加工效率,即加工时间,这需要在尽可能短的时间内更换刀片。来宝精工的多主机变压器可以更换芯片系列,几秒钟内可以更换为不同的立铣刀。刀头快速更换的概念很好地保证了加工时间。此外,要求刀具寿命尽可能稳定和长。尽可能采用优质刀具,涂层、刀刃、断屑槽和刀具结构整体协调。这样,机床可以一天24小时运行,并且可以以非常高的生产效率与市场上的其他竞争者竞争,从而获得竞争优势。
第三,从工件本身来看,与其他机械部件有很大的不同。植入人体的医疗器械必须首先具有非常好的表面光洁度、高精度和无偏差,这就要求从刀片结构到刀片涂层的刀具设计必须满足高加工要求。另外,包括刀片的反复定位精度在内,在保证效率提高的同时,不能无视高品质的要求。
4.完整的解决方案
来宝精工深入分析了医学仪器工业植入物的特点,提高了这些非常重要的部件的可加工性。因此,来宝精工也设计了特制刀具、刀片及刀片套环,加工钛合金Ti6Al4V,取得了该特殊领域所需的高精度公差值。为了与这样的零部件厂商合作,采用他们现有的生产设备,来宝精工也提供了特别的刀具,满足不同的应用。
来宝精工开发的锐利的带切削刃的硬质立铣刀可以用于凹形零件的加工,可以消除毛刺。在半精加工和精加工中,这些立铣刀最多可实现0.01mm的馀量。我们开发了一种同时加工钛合金和不锈钢的刀具——以超细晶粒基体为基础进行PVD涂层,实现了高切削速度+高进给的高速加工。铣刀直径小,编程时可采用偏转加工策略。其优点是可以获得刀具外径上的切削速度,排屑顺畅,切削区域接触面积下的切削热较低。
来宝精工的研究开发部门发现,车削被应用于医学仪器工业,有必要改善刀片的编号和卷屑槽。为了满足用户的需要,来宝精工开发了高品质的磨削刀片,如VCET、DCET、CCET等,刀片槽型为WF。来宝精工的先进生产技术是这样的改良刀片拥有研磨过的卷屑槽,实现了半精加工和精加工的优良表面品质。在某些特殊应用中,来宝精工提供带MD卷屑槽的VCGT刀片,可获得较高的表面品质。来宝精工的JET-CUT系列切断刃,刃宽为3mm和4mm,加工表面的品质高,刃的寿命长。来宝精工的信念进化没有界限,来宝精工开发了基于TANG-GRIP系列的HP高压冷却系统刀具。
采用经过实践证明过的工艺及刀具和验证过的切削参数可以更及时地面对市场推出的医疗器械零部件零部件加工。基于多年在医疗器械行业的经验,来宝精工还推出了医疗器械行业的刀具套盒,配合DMG机床,共同为客户提供交钥匙工程。
来宝精工看到了医疗机械这一巨大的发展前景,投入了大量的人力和物资,开发了医疗器械加工专用刀具。来宝精工在总公司设立了专业的医疗器械开发部门,7名专业技术人员从事方案设计,他们有丰富的经验,从事医疗器械加工工具研究已超过12年。
目前,来宝精工刀具在医疗器械行业使用的刀具比例约为6% ~ 7%,预计在未来2 ~ 3年内将上升至10% ~ 12%。
来宝IMC是德系刀具著名的制造商之一,成立于1986年,生产基地总投资额达到7000多万美元,占地面积14135m²。 拥有国外最先进的瑞士ROLLOMATIC、WALTER五轴联动数控磨刀机50台,五轴工具磨床49台,安卡磨床17台,高精度无心磨6台,周边辅助设备20多台。在职员工300多人,70名研发人员,33名工程师,每名成员均有10年的技术经验。
产品通过德国ZOLLER,WALTER、罗德斯RHODES 、最顶尖的检测设备现场应用测试,每一个环节层层把关,确保每款产品出厂性能和品质。
主营:钛合金铣刀、高温合金铣刀、镍基合金铣刀、不锈钢专用铣刀、石墨铣刀。专注于航天航空、医疗、汽车、等加工制造领域。
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