近幾年來 CNC 加工(gong)中的醫療器械行業(ye)呈(cheng)動态增(zeng)長趨勢，醫療器(qi)械制(zhi)造商(shang)們也(ye)在持續尋(xun)覓更(geng)佳的車(che)削中心(xin)及良(liang)好(hao)刀(dao)具，用以提(ti)升其(qi)在行(hang)業中的競(jing)争優勢，而(er)這(zhe)些(xie)都成(cheng)爲刀具(ju)業(ye)、機床(chuang)業、夾(jia)具業業務(wu)增長的一(yi)大重(zhong)要的渠道(dao)。而 ISCAR 伊(yi)斯卡正是(shi)看到(dao)了這個巨(ju)大的(de)發展(zhan)前景，投入(ru)了大量的人力(li)和物力，來研發(fa)醫療(liao)器械(xie)加工(gong)專用刀(dao)具。爲此(ci)其特(te)意(yi)在以色(se)列的總部(bu)成立(li)了一(yi)個(ge)專門的(de)醫療(liao)器械行業(ye)刀具(ju)研發(fa)部門(men)，有 7 名專(zhuan)業的工(gong)程師(shi)專門從事(shi)解決方案(an)的設計，他(ta)們都有着(zhe)豐富(fu)的經(jing)驗，并(bing)且從(cong)事醫療器(qi)械加(jia)工刀具的研究(jiu)都超(chao)過了(le) 12 年。截止到現在(zai)，其用(yong)于(yu)醫(yi)療器(qi)械行業的(de)刀具(ju)在公(gong)司所(suo)有刀(dao)具産品中的比(bi)重約(yue)爲 6% ～ 7% ，并預計(ji)在今後 2 ～ 3 年(nian)，這個比重(zhong)将會上升(sheng)至 10% ～ 12% 。
難加工的钛(tai)合金(jin)材料
90% 的醫(yi)療器(qi)械植(zhi)入部件由 Ti6Al4V 钛合(he)金制(zhi)成，源于(yu)輕(qing)質、高強度及(ji)高(gao)的生(sheng)物相容性，因其(qi)這些(xie)特(te)性(xing)，使得(de)钛合(he)金(jin) 6AL-4V 成(cheng)爲醫用植入器械的(de)最常(chang)用(yong)的(de)材料(liao)。钛合(he)金 6AL-4V 通(tong)常用(yong)于髋(kuan)關節(jie)、骨螺釘、膝(xi)關節、接骨(gu)闆、種(zhong)植(zhi)牙(ya)、脊椎(zhui)連接(jie)元件等的(de)制作。
钛合金具有的(de)特(te)性(xing)之一(yi)是加工硬化。在加工過程剪切(qie)角大，産(chan)生(sheng)的切(qie)屑薄(bao)，并(bing)會在刀(dao)具上(shang)形成(cheng)相對(dui)小的接觸區域(yu)。另外(wai)，加工(gong)過程(cheng)中的(de)高(gao)切(qie)削力(li)，同時結合(he)切屑(xie)流動時的摩擦(ca)力，這(zhe)些(xie)因素都(dou)會導(dao)緻刀(dao)具局(ju)部切削(xue)熱(re)過高。而钛(tai)合金熱傳(chuan)導性差，導(dao)緻産生的(de)熱量(liang)不能(neng)很好地(di)傳(chuan)導出(chu)去。于(yu)是，大(da)量的(de)切削熱集(ji)中于(yu)切削(xue)刃(ren)及(ji)刀具(ju)表面。高的切削力，切(qie)削(xue)熱(re)會綜(zong)合引起(qi)月牙窪(wa)的産(chan)生，同時還(hai)會引(yin)起(qi)刀(dao)具的(de)快速失(shi)效。這些(xie)因素(su)導緻(zhi)的産(chan)品質量不過關(guan)，以及(ji)刀具的高損耗，對于企業(ye)來說(shuo)都是一個(ge)不得不考慮的(de)問題。
钛(tai)合(he)金相對于(yu)鋼(gang)彈性更(geng)佳是(shi)因其(qi)有相(xiang)對低(di)的(de)彈(dan)性模(mo)量。因此，爲(wei)了保(bao)障工(gong)件的反彈(dan)小，應(ying)避(bi)免(mian)切削(xue)力過(guo)大。薄壁件(jian)在刀具(ju)壓(ya)力下(xia)通常都會有變(bian)形的趨(qu)勢(shi)，同時還會引(yin)起震顫(chan)、摩擦(ca)甚至公差(cha)等問(wen)題(ti)。因此，解(jie)決這些問(wen)題的關鍵是保證整(zheng)個系(xi)統(tong)的(de)剛性，采用鋒(feng)利(li)的切(qie)削刃、正(zheng)确(que)的幾(ji)何形(xing)體(ti)的(de)刀具(ju)是非常的(de)有必(bi)要的！另外(wai)，钛合(he)金具有在(zai)高溫(wen)下與(yu)切削刀具(ju)發生(sheng)化學(xue)反應(ying)合金化的趨勢(shi)，其切(qie)屑有(you)焊接到刀(dao)具表(biao)面的(de)趨勢。這些(xie)都是不得(de)不考慮的(de)因素(su)！
可靠(kao)緊湊(cou)的機(ji)床夾具
醫(yi)療器械加工設(she)備需(xu)要(yao)具(ju)備能(neng)加工由難(nan)加工(gong)材料(liao) ( 如钛合金(jin)或不(bu)鏽鋼(gang) ) 制成(cheng)的、精度要(yao)求高(gao)的小(xiao)而複(fu)雜的(de)零件(jian)，例如加工(gong)骨頭(tou)及關節的(de)替代(dai)件就(jiu)相當(dang)複雜。由于(yu)被加(jia)工材(cai)料的(de)切削(xue)性能差，因(yin)此通常以棒料作爲(wei)毛坯料(liao) —— 這就意味着(zhe)有(you)大(da)量的(de)金屬(shu)需要(yao)被去除。也有(you)一部分(fen)零件被鑄造成(cheng)接近(jin)成品的形(xing)狀，但這也(ye)增加(jia)了一(yi)些麻煩 —— 需(xu)要制(zhi)造複雜而(er)昂貴(gui)的夾(jia)具。
增(zeng)加加工複雜性(xing)的另(ling)一因素是(shi)公差(cha)範圍(wei)窄。
醫療器(qi)械零(ling)部件(jian)工件材料(liao)、加工精度、表面光潔(jie)度等(deng)要求非常(chang)高，這(zhe)些都要求(qiu)加工系統(tong)的可(ke)靠性要高(gao)。因而(er)，也對機床(chuang)、夾具(ju)、刀具(ju)、 CAM 軟件等提(ti)出了(le)極(ji)高(gao)的要求。
工(gong)件通(tong)常在(zai)瑞士(shi)自(zi)動(dong)車床、多主(zhu)軸(zhou)機床和(he)回轉工(gong)作(zuo)台等國際先(xian)進的醫(yi)療器(qi)械加(jia)工設備上(shang)加工。這些(xie)機床的特點大(da)都是尺寸非常(chang)小、結構(gou)非常緊(jin)湊。
醫(yi)療器械零(ling)部件加工(gong)的特(te)點及(ji)其要求，無(wu)疑推動(dong)了(le)加工(gong)技術(shu)以(yi)及解決(jue)方案的(de)發(fa)展，以(yi)提高(gao)中小(xiao)企業(ye)加工醫(yi)用(yong)器械(xie)的競(jing)争力及生(sheng)産效率。
穩(wen)定高效的(de)刀(dao)具
一般(ban)來說(shuo)，醫(yi)療(liao)器械(xie)行業與其他機(ji)械加(jia)工行(hang)業有三點不同：
第一(yi)，對機(ji)床的(de)要求(qiu)相對(dui)較(jiao)高(gao)，像瑞(rui)士自(zi)動(dong)車(che)床、多主軸機床和回(hui)轉工(gong)作台(tai)等先(xian)進的(de)醫(yi)療(liao)器械(xie)加工設備(bei)，與通(tong)常看(kan)到(dao)的加工(gong)中心(xin)及車床完全不(bu)同(tong)，他(ta)們的(de)結構(gou)非常緊湊、尺寸也非(fei)常小(xiao)。爲了配(pei)合(he)這些要求(qiu)，刀(dao)具(ju)的結(jie)構也(ye)需要(yao)有特殊的(de)設計，要求(qiu)刀具的(de)尺寸也(ye)要很(hen)小，同時還(hai)要保證刀具的(de)剛性(xing)。像 SWISSCUT 系列專(zhuan)門針(zhen)對凸輪式(shi)機床的設計，就(jiu)減少(shao)了加工區(qu)域狹小易(yi)産生(sheng)幹涉(she)的問題，讓其可(ke)以很(hen)方便(bian)地從刀杆(gan)的兩側更換刀(dao)片，高(gao)精度(du)的(de)刀片和牢固的刀座設(she)計保證了(le)較高的重(zhong)複定位精(jing)度。 MINCUT 是 ISCRA 公(gong)司最新(xin)研發(fa)的刀具，既(ji)可用于車削，也(ye)可用于銑削，小(xiao)規格(ge)刀具(ju)卻具(ju)有高(gao)剛(gang)性，讓其(qi)可應(ying)用于多主(zhu)軸機(ji)床(chuang)或者是(shi)加工中心(xin)上。
第二點(dian)是，對(dui)加工(gong)效率(lü)的要(yao)求高(gao)，對于醫(yi)療器械(xie)而言(yan)，最最(zui)看重的就(jiu)是加工效(xiao)率，也就是(shi)加工(gong)節拍(pai)，其要求在(zai)最短(duan)的時(shi)間内(nei)，能夠(gou)更換刀片(pian)。 MULTI-MASTER 變形金剛(gang)可換(huan)刀頭系列(lie)，隻需(xu)要幾秒(miao)鍾就可(ke)換上不同的銑(xi)刀頭。快換刀頭(tou)的理(li)念，對加工(gong)效率具(ju)有(you)很好(hao)的保(bao)證。同(tong)時也(ye)要求刀具的壽命要(yao)盡可能的(de)穩定(ding)、盡可(ke)能的長。應(ying)盡(jin)可能采(cai)用高品(pin)質(zhi)的刀(dao)具，兼具塗層、刃(ren)口、斷屑槽型、刀(dao)具結構(gou)形(xing)式的(de)整體(ti)配(pei)合(he)的。這樣，才能保證機(ji)床 24 小時運(yun)轉，使(shi)得機(ji)床以(yi)非常(chang)高的生産(chan)效率與市(shi)場上(shang)其他(ta)的競争(zheng)對手進行競争，從而取(qu)得競(jing)争優勢！
第(di)三，從工(gong)件本身(shen)來說，它(ta)自身便(bian)與其他機械零(ling)部件(jian)有着(zhe)很大(da)的區别(bie)。植(zhi)入人(ren)體的醫療器械(xie)首先要求(qiu)表面(mian)光潔度非(fei)常好(hao)，精度非(fei)常(chang)高，不(bu)能有任何偏差(cha)，這就(jiu)對刀具的(de)刀片結構(gou)、刀片(pian)的塗(tu)層都有及(ji)其嚴格(ge)的要求。此外(wai)，對刀片的(de)重複(fu)定(ding)位(wei)精度(du)也有嚴格(ge)的眼(yan)球，使其(qi)可以在(zai)保證(zheng)效(xiao)率提高(gao)的同時(shi)不(bu)會忽視高質量(liang)！
完整(zheng)的解(jie)決方(fang)案
ISCAR 深(shen)入分析了醫學(xue)器械(xie)工(gong)業(ye)植入(ru)物的特點(dian)，爲了(le)提高這些(xie)非常(chang)關鍵(jian)的元件的(de)加工性(xing)， ISCAR 設(she)計制作了(le)針(zhen)對(dui)此行(hang)業的(de)特制(zhi)刀具(ju)、刀片以及卷屑(xie)槽以加工(gong)钛合(he)金 Ti6Al4V 并(bing)獲取此領(ling)域所需的(de)高精度的(de)公差值。同(tong)時，爲了(le)配(pei)合此類零(ling)件制造商(shang)，降低他們(men)的成本，采用他們已(yi)有的(de)生産(chan)設備(bei)， ISCAR 也提供特制定(ding)制刀具以滿足不同(tong)場合的應(ying)用。
ISCAR 特制的(de)帶鋒(feng)利切(qie)削刃(ren)的整(zheng)體硬質(zhi)合(he)金立(li)銑刀(dao)可用(yong)于凹(ao)型零件的加工(gong)并免除(chu)毛(mao)刺。這(zhe)些立銑刀(dao)能在(zai)半精(jing)加工及精(jing)加工(gong)中，實現最(zui)大 0.01mm 餘量的抛光(guang)銑！同時還研發了應(ying)用于(yu)加工(gong)钛合金及不鏽(xiu)鋼的刀(dao)具 —— 基于(yu)超細(xi)晶粒(li)基體(ti)進行 PVD 塗層，實現(xian)了高切削速度(du) + 高進(jin)給的高速(su)加工。其(qi)銑(xi)刀直(zhi)徑小(xiao)，編(bian)程中可(ke)采用偏(pian)斜(xie)加工策略(lue)，其優點在(zai)于獲得(de)刀具外徑上(shang)的切削速(su)度，排(pai)屑流暢，切(qie)削區(qu)域(yu)接(jie)觸面(mian)積下，切削(xue)熱更(geng)低！
同(tong)時研(yan)發部(bu)門還發現(xian)，車削(xue)應用(yong)在(zai)醫(yi)學器(qi)械工業(ye)中，刀片(pian)牌号抑或(huo)卷屑(xie)槽等(deng)都需(xu)要進(jin)行改進(jin)。爲滿足(zu)用戶需求(qiu)，還專(zhuan)門研制(zhi)了高品(pin)質的(de)磨制(zhi)刀片(pian)，諸如(ru) VCET 、 DCET 、 CCET 等(deng)，刀片槽(cao)型爲(wei) WF 。其先(xian)進生(sheng)産技術(shu)保(bao)障了(le)此類(lei)改(gai)進(jin)刀片(pian)帶有(you)抛光的卷(juan)屑槽(cao)，以實現半(ban)精加(jia)工及(ji)精加(jia)工的優越(yue)表面(mian)質量(liang)。在某些特(te)殊應用(yong)中，還提(ti)供帶 MD 卷屑(xie)槽的(de) VCGT 刀片，以獲(huo)取高(gao)表面(mian)質(zhi)量(liang)。
其 JET-CUT 系(xi)列切斷(duan)刀(dao)，刀片寬度(du) 3mm 和(he) 4mm ，刀具壽(shou)命長，加工表面(mian)質量高(gao)。這些研(yan)發創新(xin)都源自(zi)其信(xin)念 —— 升級無(wu)極限，同(tong)時(shi)還已(yi)研制(zhi)出基(ji)于 TANG-GRIP 系(xi)列的(de) HP 高壓(ya)冷卻(que)系統(tong)刀具。
采用(yong)經過實踐(jian)證明(ming)過的工藝及刀(dao)具和驗證(zheng)過的切削(xue)參數可以(yi)更及(ji)時地面對(dui)市場推(tui)出的醫(yi)療器(qi)械零(ling)部件零部(bu)件(jian)加工。基(ji)于多(duo)年(nian)在(zai)醫療(liao)器械(xie)行業的經(jing)驗，還推(tui)出(chu)了醫(yi)療器(qi)械行業的(de)刀具(ju)套盒，配合專用機床，共同(tong)爲客戶提(ti)供完(wan)美的解決方案(an)！
