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刀具在医疗零件的应用

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刀具在医疗零件的应用

发布日期:2018-01-07 作者: 点击:

难加工的材料、凌乱的工件形状以及一再的小批量出产对用于加工专业医疗器械的刀具提出了很高的要求 在新的世界经济一体化浪潮中,全球制作业加速向我国大陆区域转移已是大势所趋,我国也将逐渐翻开成为世界级的制作业基地。

  “全球通用机械、轿车、航空航天、动力、医疗、轨道交通、模具机床等作业都离不开刀具装备。”从往后翻开趋势来看,全球刀具商场未来5年估量年增加3%~5%,按这样的增加速度,我们依然稳居世界第一把交椅。从国内刀具的供给来看,国产刀具占有干流方位,达65%。

  医疗器械作业呈动态增加趋势,医疗器械制作商们也在继续寻觅更佳的车削中心及刀具以跋涉其比赛优势,这也成为刀具业增加的一大重要的途径。

  一、医疗器械作业对专业的精密刀具提出了新要求

  难加工的材料、凌乱的工件形状以及一再的小批量出产对用于加工专业医疗器械的刀具提出了很高的要求。如移植产品和假肢,在成功的外科手术中起着非常重要的效果,可帮助外科医生完毕最佳的医疗效果。加工医疗器械的刀具在很大程度上决议着医疗器械的质量。

  刀具在医疗器械制作中的用处是多样广泛的,可以加工大型设备(如电脑X线断层开麦拉)外壳类较简略的工件,而关于移植产品或用于修正颅盖骨或医治骨折的工件出产则更赋有应战性。

  1.精密——最基本的要求

  微米规划内的公差在医疗作业很常见,挑选正确的刀具需求敏锐的洞察力和丰厚的经历。一方面,即便钻削小孔也需求运用润滑剂减小抵触,可靠地散热和处理刀刃处的细铁屑;另一方面,在出产尖端医疗器械时(无毛刺)时需求运用尖锐且作业平稳的切削刀具以取得高质量的表面。常用切削东西是高速钢钻头或整体硬质合金钻头。

  例如,德国瓦尔特集团的瓦尔特-蒂泰克斯(Walter Titex)钻头针对如钛、不锈钢、贵金属甚至复合材料等难加工材料进行加工,该系列产品加工中心孔的标准标准为0.05~46mm,内冷式钻头的直径可达0.75mm。

  2.铣削和钻孔——牙齿修正

  作为一项标准,瓦尔特集团的瓦尔特-普瑞特(Walter Prototyp)产品Protostar系列整体硬质合金刀具的直径规划为0.3~20mm。普瑞特出产工厂位于德国,是医疗作业的闻名供货商。其丝锥和螺纹铣刀首要用于加工钛合金,比如接骨螺钉或髋关节,直径为1.6mm的螺纹铣刀也可用于出产牙齿修正产品。

  3.定制复合刀具方案节约时间和金钱

  与从事其他作业的公司一样,从事医疗作业的公司也面对着日益增加的本钱压力。一个公司要想立足于比赛剧烈的世界化大舞台,就必须以低本钱出产出高质量的产品。关于移植产品(一般由高合金钢、钛或钛合金制成)而言,特其他材料以及凌乱的工件几何形状对产品的精确性提出了很大的应战。

  针对某些加工,早年可能需求三把标准刀具,但现在只需求一把复合刀具,以一道工序代替以往的三道工序,然后节约了时间和本钱。

  比如,加工1500个工件,每一工件节约2分钟,就可以节约50小时的机器工时。这种复合刀具方案的缺点是并不在通用刀具样本中体现。而公司提出的“CATexpress”定制非标刀具的效能,则与惯例的非标效能不同,其交货期可从以往的6-8周削减到14天。该效能以一个特其他软件程序为基础,当用户联接到英特网并输入了悉数信息(如运用信息或机床类型)后,系统便会输出一个包括需求参数的订单记载。公司在收到订单之后,可以在最短的时间内开端出产所需的非标刀具。

  
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  二、医疗器械产品加工难点剖析

  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,源于轻质、高强度及高的生物相容性,钛合金6AL-4V成为医用植入器械的最常用的材料。钛合金6AL-4V一般用于髋关节、骨螺钉、膝关节、接骨板、培养牙、脊椎联接元件的制作。钛合金具有加工硬化的特性。加工进程剪切角大,发生的切屑薄,并在刀具上构成相对小的接触区域。其他,加工进程中高的切削力,结合切屑活动时的抵触力,将概括导致刀具部分切削热过高。而钛合金热传导性差,令切削热不能很快地传导出去。所以,许多的切削热集中于切削刃及刀具表面。高的切削力,切削热会概括引起月牙洼的发生,并引起刀具的快速失效。

  相对低的弹性模量,使得钛合金相关于钢弹性更佳。因此,应防止切削力过大,以确保工件的反弹小。薄壁件在刀具压力下有变形的趋势,引起震颤、抵触甚至公差问题。处理问题的要害是确保整个系统的刚性,选用尖锐切削刃、正确的几何形体的刀具是非常必要的。其他,钛合金具有在高温下与切削刀具发生化学反应合金化的趋势,其切屑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求能加工由难加工材料(如钛合金或不锈钢)制成的、精度要求高的小而凌乱的零件,像加工骨头及关节的代替件就恰当凌乱。由于被加工材料的切削性能差,毛坯一般为棒料——这意味着许多金属需求被去除。因此,一部分零件被铸造成挨近制品的形状,但这也增加了费事——需求制作凌乱而名贵的夹具。增加加工凌乱性的另一要素是公差规划窄。

  医疗器械零部件工件材料、加工精度、表面光洁度等要求高,这就要求加工系统可靠性高。然后,也就对机床、夹具、刀具、CAM软件等提出了极高的要求。工件一般在瑞士自动车床、多主轴机床和回转作业台等先进的医疗器械加工设备上加工。这些机床的特征大都是标准非常小、结构非常紧凑。

  医疗器械零部件加工的特征及其要求,无疑推动了加工技能以及处理方案的翻开,以跋涉中小企业加工医用器械的比赛力及出产功率。

  3.安稳高效的刀具

  一般来说,医疗器械作业与其他机械加作业业有三点不同:

  第一,对机床的要求比较高。像瑞士自动车床、多主轴机床和回转作业台等先进的医疗器械加工设备,与一般看的的加工中心及车床完全不同,他们的标准非常小、结构非常紧凑。习气这样的要求,刀具的结构也需求有特其他规划,要求刀具的标准也要很小,一同还要确保刀具的刚性。像公司SWISSCUT系列专门针对凸轮式机床,削减了加工区域狭小易发生干与的问题,可以很方便地从刀杆的两头替换刀片,高精度的刀片和健壮的刀座规划确保了高的重复定位精度。MINCUT是公司最新研制的刀具,既可用于车削,也可用于铣削,小标准刀具却具有高刚性,可运用于多主轴机床或者是加工中心上。

  第二,对加工功率要求高。关于医疗器械而言,最垂青的就是加工功率,也就是加工节拍,要求在最短的时间内,可以替换刀片。公司的MULTI-MASTER变形金刚可换刀头系列,只需求几秒钟就可换上不同的铣刀头。快换刀头的理念,对加工节拍具有很好的确保。此外,要求刀具的寿数要尽可能的安稳、尽可能的长。应尽可能选用高品质的刀具,兼具涂层、刃口、断屑槽型、刀具结构办法的整体协作的。这样,才调确保机床24小时作业,才调以非常高的出产功率与商场上其他的比赛对手进行比赛,然后取得比赛优势。

  第三,从工件自身来说,与其他机械零部件有着很大的差异。植入人体的医疗器械首要要求表面光洁度非常好,精度非常高,不能有任何过错,这就需求刀具从刀片结构的规划到刀片涂层的规划都要满足很高的加工要求。此外,还包括刀片的重复定位精度,在确保功率跋涉的一同不能忽视高质量的要求。

  4.无缺的处理方案

  深化剖析了医学器械工业植入物的特征,以跋涉这些非常要害的元件的加工性。因此,伊斯卡也规划制作特制刀具、刀片以及卷屑槽以加工钛合金Ti6Al4V并获取此特别领域所需的高精度的公差值。为协作此类零件制作商选用他们已有的出产设备,伊斯卡也供给特制刀具以满足不同运用。

  公司研制的带尖锐切削刃的整体硬质合金立铣刀可用于凹型零件的加工并革除毛刺。这些立铣刀能在半精加工及精加工中,完毕最大0.01mm余量的抛光铣。我们也研制一同运用于加工钛合金及不锈钢的刀具——依据超细晶粒基体进行PVD涂层,完毕了高切削速度+高进给的高速加工。铣刀直径小,编程中可选用偏斜加工战略,其利益是可取得刀具外径上的切削速度,排屑流通,切削区域接触面积下,切削热更低。

  公司研制部分发现,车削运用在医学器械工业中,刀片商标抑或卷屑槽都需求改进。为满足用户需求,公司研制了高品质的磨制刀片,比如VCET、DCET、CCET等,刀片槽型为WF。先进出产技能确保了此类改进刀片带有抛光的卷屑槽,以完毕半精加工及精加工的超卓表面质量。在某些特别运用中,公司可供给带MD卷屑槽的VCGT刀片,以获取高表面质量。JET-CUT系列堵截刀,刀片宽度3mm和4mm,加工表面质量高,刀具寿数长。源于公司的崇奉——晋级无极限,公司已研制出依据TANG-GRIP系列的HP高压冷却系统刀具。

  选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商场推出的医疗器械零部件零部件加工。依据多年在医疗器械作业的经历,公司还推出了医疗器械作业的刀具套盒,协作DMG机床,共同为客户供给交钥匙工程。

  公司正是看到了医疗机械这个巨大的翻开前景,投入了许多的人力和物力,来研制医疗器械加工专用刀具。公司在总部成立了专门的医疗器械研制部分,有7名专业的工程师从事方案的规划,他们有着丰厚的经历,从事医疗器械加工刀具的研讨都超过了12年。

  现在,用于医疗器械作业的刀具在公司刀具产品中的比重约为6%~7%,估量在往后2~3年,这个比重将会上升到10%~12%。

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