近幾年來 CNC 加工中的醫療器械行業呈動态增長趨(qū)勢，醫(yī)療器械制造商們也在持續尋(xún)覓更佳的車削中心及良好刀具，用以提升其在行業(yè)中的競争優勢，而這些都成爲刀具業、機床業、夾具業(yè)業務增長的一大重要的渠道。而 ISCAR 伊(yī)斯卡正是看到了這個巨大的發展前景，投(tóu)入了大量的人力(lì)和物力，來研發醫療器械加工(gōng)專用刀具。爲此其特意在以色列的總部成立了一(yī)個專門的醫療器械行業刀具研(yán)發部門，有 7 名專業(yè)的工程師專門從事解決方案的設計，他(tā)們都(dōu)有着豐富的經(jīng)驗，并(bìng)且從事(shì)醫療器械加工刀具的研究都超過了 12 年。截止(zhǐ)到現在，其用于醫療器(qì)械行業的刀具在公(gōng)司所有刀具産品(pǐn)中的比重約爲 6% ～ 7% ，并預計在今後 2 ～ 3 年，這個比重将會(huì)上升至 10% ～ 12% 。
難加(jiā)工(gōng)的钛合金材料
90% 的醫療器械植入部件由 Ti6Al4V 钛合金制成，源于輕質、高強度及高的生(shēng)物相容性，因其(qí)這些特性，使(shǐ)得钛合金 6AL-4V 成(chéng)爲醫(yī)用植入器械的最常用(yòng)的材料。钛合金 6AL-4V 通(tōng)常用(yòng)于髋關節(jiē)、骨螺釘、膝關節、接骨(gǔ)闆、種植牙、脊椎連接元件等的制作。
钛合金具有的特性之一是加工硬化。在加工過程剪切角大，産生的切(qiē)屑薄，并會在刀(dāo)具上形成相對小的(de)接觸區域。另外，加工過程中的高(gāo)切削力，同時結合切(qiē)屑流動時的摩(mó)擦(cā)力，這些因素都會導緻刀具局(jú)部切(qiē)削熱(rè)過高。而钛(tài)合金熱傳導性差，導緻産(chǎn)生的熱量不能很好地傳導出去。于是，大量的切削熱集(jí)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(yá)窪的産生，同時還(hái)會引起刀具的(de)快速(sù)失效。這些因素導緻的産品質量不過關，以及(jí)刀具(jù)的高損耗，對于企業來說都是一個(gè)不得不(bú)考慮的問(wèn)題。
钛合金相(xiàng)對于鋼彈性更佳是因(yīn)其有相對低的彈(dàn)性模量。因此，爲了保障工件的反彈(dàn)小，應避免切削力過(guò)大。薄壁件在刀具壓力下通常都會有變形的趨勢，同時(shí)還會引起震顫、摩擦甚至公差等問題。因此，解決這些問題的關鍵是保證整個系統(tǒng)的剛性，采用鋒利(lì)的切削刃、正确的幾何形體的刀具(jù)是非常的(de)有必要(yào)的！另外，钛合金具(jù)有在高溫下與切削刀具發生化學(xué)反應合金化的趨勢(shì)，其切屑有焊接到刀(dāo)具表面的趨勢。這些都是不得(dé)不考慮的因素！
可靠(kào)緊湊的機床夾具
醫(yī)療器械加工(gōng)設備需要具備能加工由難加工材料 ( 如钛合金或不鏽鋼 ) 制成的、精度要求高的小而複(fú)雜的零件，例如加工骨頭及關節的(de)替代件就相當複(fú)雜。由于被加工材料的切削性能差，因此通(tōng)常以棒料作爲毛坯料 —— 這就意味着有大量的(de)金屬需要被去除。也有一部分零件(jiàn)被鑄造成接近成(chéng)品的形狀，但這也增加了一些麻煩(fán) —— 需要制造複雜而(ér)昂貴的夾具。
增(zēng)加加工複雜性的另(lìng)一因素是公差範圍窄。
醫(yī)療器械零部件(jiàn)工件材料、加工精度、表面光潔度等(děng)要求非常高(gāo)，這些都要求(qiú)加(jiā)工系統的可靠性要高。因而，也對機床、夾具、刀具、 CAM 軟件等提出了極高的要(yào)求。
工(gōng)件通常在瑞士自動(dòng)車床、多主軸(zhóu)機床和回轉工作台等(děng)國(guó)際(jì)先進的醫療器械加工設備上加工。這些機床的特點大都是(shì)尺寸非常小、結構非(fēi)常緊湊。
醫療器械零部件加工(gōng)的特點及其要求(qiú)，無(wú)疑推動了加工技術以及解決(jué)方案(àn)的發展，以提高中小企業加工醫(yī)用器械的競争力及生産效率。
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(de)要求相對較高，像瑞士自動車床、多(duō)主軸(zhóu)機床和回轉工作台等先進(jìn)的(de)醫療器械加工設備，與通常看到的加工(gōng)中心及車(chē)床(chuáng)完全不同，他們的(de)結構非常緊湊、尺寸(cùn)也非(fēi)常小。爲了配合這些要求，刀具的結構也需要有特(tè)殊的設計，要求刀具的尺(chǐ)寸也要很小，同時還(hái)要保證刀具的剛性。像 SWISSCUT 系列專(zhuān)門針對凸(tū)輪式機床的設(shè)計，就減少了(le)加工區域狹小易産生(shēng)幹涉的問(wèn)題，讓其可以很方便(biàn)地從刀杆的兩側更換刀片，高精度的刀(dāo)片和(hé)牢固的刀座設計保證了較高的(de)重複定位精度。 MINCUT 是 ISCRA 公司(sī)最新研發的刀具，既可用(yòng)于(yú)車削，也可用于銑(xǐ)削，小規(guī)格刀具卻具有高剛性，讓其(qí)可應用于多主軸機床或者是加工中心上。
第二點是(shì)，對加工效率的要(yào)求高，對于醫療器械而言，最最看重的就是加工效率，也(yě)就是加工節拍，其要求在(zài)最短的時(shí)間内(nèi)，能夠更換刀片。 MULTI-MASTER 變形金剛可換刀頭系列，隻需要幾秒鍾(zhōng)就可換上不同的銑刀頭。快換刀頭的理念，對加工效率具有很好的保證。同時(shí)也(yě)要求刀具的壽命要盡可能的穩定、盡可能的長。應盡(jìn)可能采用高品質的刀具，兼(jiān)具塗(tú)層、刃口、斷屑槽(cáo)型、刀具結構形式的(de)整體配合的。這樣，才能保證機(jī)床 24 小時運(yùn)轉，使(shǐ)得機床(chuáng)以非常(cháng)高的生産效率與市場上其他(tā)的競争對手進行競争，從而取得競争優(yōu)勢！
第三，從工件本身來說，它(tā)自身便與其他機械零(líng)部件有着很(hěn)大的區别。植入人體的醫療器械首先要求(qiú)表面光潔度非常好，精度(dù)非常高，不能有任何偏差，這就對(duì)刀具的(de)刀片結構、刀片的塗層都有及其嚴(yán)格的要求。此外(wài)，對刀片的重複定位精度也有(yǒu)嚴格的眼(yǎn)球，使其可以在保證效率提高的同時不會忽視高(gāo)質量！
完整的解決方案
ISCAR 深入分析了醫學(xué)器械(xiè)工業植入物的特點，爲了提高這(zhè)些非常關鍵的元(yuán)件的(de)加工性， ISCAR 設計制作了(le)針對此行業的特制刀具、刀片以及(jí)卷屑(xiè)槽以加工钛合金 Ti6Al4V 并獲取此領域所需的高精度的公差值。同(tóng)時，爲了配合此類零(líng)件制造商，降低他們的成本，采(cǎi)用他們已有的生産設備(bèi)， ISCAR 也提(tí)供(gòng)特制定制刀具以滿(mǎn)足不同(tóng)場合的應用。
ISCAR 特(tè)制的帶鋒利切削刃的整體硬質合金立銑刀可用于凹(āo)型(xíng)零件的加工并免除毛刺。這些立銑刀能在半精加工及精(jīng)加工中，實現最大 0.01mm 餘量的抛光銑！同(tóng)時還研發(fā)了應用于加工钛合金及不鏽鋼的(de)刀具 —— 基于超細晶粒基體進行(háng) PVD 塗層，實現了高切削速度(dù) + 高進給的高速(sù)加工。其銑(xǐ)刀直徑小，編程中可(kě)采用(yòng)偏斜加工策略，其(qí)優點在于獲得刀(dāo)具外徑上的切(qiē)削速度，排屑流暢，切削區域接觸面積下(xià)，切削(xuē)熱更低！
同(tóng)時研發部(bù)門還發現，車削應用在醫學器械工業中，刀片牌号抑或卷屑(xiè)槽等都需要進行改進。爲(wèi)滿足用戶需求，還專門研制了高品質的磨制(zhì)刀片，諸如 VCET 、 DCET 、 CCET 等，刀片槽型爲 WF 。其先(xiān)進生(shēng)産技術保障了(le)此類改進刀片帶有抛光的卷屑槽，以實現半精加工及(jí)精加(jiā)工的優越表(biǎo)面質量。在某些特殊應用中，還提(tí)供帶 MD 卷(juàn)屑槽的(de) VCGT 刀片(piàn)，以(yǐ)獲取高表面質量。
其 JET-CUT 系列切(qiē)斷刀，刀片寬度 3mm 和 4mm ，刀具(jù)壽(shòu)命長，加工表面(miàn)質量高。這些研(yán)發創新都源自其信念 —— 升級無極限，同時還已研制出基于 TANG-GRIP 系列的 HP 高壓冷卻(què)系統刀具。
采用經過實踐證明過的(de)工藝及刀(dāo)具和驗證過的切削參數可以(yǐ)更及時地面對(duì)市場推出的醫療器械零部件(jiàn)零部件加工。基于多年在醫療器械行業的經驗，還推出了醫療器械行業的(de)刀具套盒，配合專用(yòng)機床，共同(tóng)爲客戶提供完美的解(jiě)決方(fāng)案！
