醫(yi)(yi)療(liao)(liao)(liao)器(qi)(qi)械(xie)行(xing)業呈(cheng)動(dong)態增(zeng)長趨勢，醫(yi)(yi)療(liao)(liao)(liao)器(qi)(qi)械(xie)制(zhi)造商們也在(zai)(zai)持續尋覓更佳的(de)車(che)削中心及刀(dao)具(ju)(ju)以提升其競(jing)爭優勢，這(zhe)也成(cheng)為刀(dao)具(ju)(ju)業增(zeng)長的(de)一(yi)大(da)重要的(de)渠道。伊斯卡正是看到(dao)了(le)(le)(le)(le)這(zhe)個巨大(da)的(de)發展(zhan)前(qian)(qian)景(jing)，投(tou)入了(le)(le)(le)(le)大(da)量的(de)人力(li)和物力(li)，來研(yan)(yan)發醫(yi)(yi)療(liao)(liao)(liao)器(qi)(qi)械(xie)加工(gong)專(zhuan)用(yong)刀(dao)具(ju)(ju)。伊斯卡在(zai)(zai)總部(bu)成(cheng)立了(le)(le)(le)(le)專(zhuan)門的(de)醫(yi)(yi)療(liao)(liao)(liao)器(qi)(qi)械(xie)研(yan)(yan)發部(bu)門，有7名專(zhuan)業的(de)工(gong)程師從事(shi)方案(an)的(de)設計，他們有著豐富的(de)經(jing)驗，從事(shi)醫(yi)(yi)療(liao)(liao)(liao)器(qi)(qi)械(xie)加工(gong)刀(dao)具(ju)(ju)的(de)研(yan)(yan)究都超過了(le)(le)(le)(le)12年。目前(qian)(qian)，用(yong)于醫(yi)(yi)療(liao)(liao)(liao)器(qi)(qi)械(xie)行(xing)業的(de)刀(dao)具(ju)(ju)在(zai)(zai)伊斯卡刀(dao)具(ju)(ju)產品中的(de)比(bi)重約為6%～7%，預計在(zai)(zai)今后2～3年，這(zhe)個比(bi)重將(jiang)會上(shang)升到(dao)10%～12%。
難加工的鈦合金材料
90%的醫療(liao)器(qi)(qi)械植入(ru)部件(jian)由Ti6Al4V鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)制(zhi)成(cheng)，源于(yu)輕(qing)質、高強度及高的生物相容性，鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)6AL-4V成(cheng)為醫用植入(ru)器(qi)(qi)械的最常用的材料。鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)6AL-4V通(tong)常用于(yu)髖關(guan)(guan)節、骨螺釘、膝關(guan)(guan)節、接骨板(ban)、種植牙、脊椎連接元件(jian)的制(zhi)作(zuo)。
鈦合(he)金具(ju)(ju)(ju)(ju)有加(jia)(jia)工(gong)硬化(hua)的(de)(de)特(te)性。加(jia)(jia)工(gong)過程(cheng)剪切(qie)角大，產(chan)生的(de)(de)切(qie)屑(xie)薄(bo)，并在刀具(ju)(ju)(ju)(ju)上形(xing)成相對(dui)小的(de)(de)接(jie)觸區域。另(ling)外(wai)，加(jia)(jia)工(gong)過程(cheng)中高的(de)(de)切(qie)削(xue)力(li)，結合(he)切(qie)屑(xie)流動時的(de)(de)摩擦力(li)，將綜(zong)合(he)導(dao)(dao)致刀具(ju)(ju)(ju)(ju)局部切(qie)削(xue)熱(re)(re)過高。而(er)鈦合(he)金熱(re)(re)傳(chuan)導(dao)(dao)性差，令切(qie)削(xue)熱(re)(re)不能很快(kuai)地傳(chuan)導(dao)(dao)出去。于是，大量的(de)(de)切(qie)削(xue)熱(re)(re)集中于切(qie)削(xue)刃及刀具(ju)(ju)(ju)(ju)表面。高的(de)(de)切(qie)削(xue)力(li)，切(qie)削(xue)熱(re)(re)會綜(zong)合(he)引起月牙(ya)洼的(de)(de)產(chan)生，并引起刀具(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)快(kuai)速(su)失效。
相對(dui)低(di)的彈性(xing)模量，使得(de)鈦(tai)合(he)金(jin)相對(dui)于鋼彈性(xing)更佳。因此，應避免切(qie)削(xue)力(li)過大(da)，以保障工件的反彈小(xiao)。薄(bo)壁件在刀具(ju)(ju)壓力(li)下有(you)變形的趨(qu)勢，引起震顫、摩擦甚(shen)至公(gong)差(cha)問(wen)題。解決問(wen)題的關鍵(jian)是保證整個系統的剛性(xing)，采(cai)用鋒利切(qie)削(xue)刃、正確的幾何(he)形體的刀具(ju)(ju)是非常必要(yao)的。另外，鈦(tai)合(he)金(jin)具(ju)(ju)有(you)在高溫下與(yu)切(qie)削(xue)刀具(ju)(ju)發生化(hua)學(xue)反應合(he)金(jin)化(hua)的趨(qu)勢，其切(qie)屑有(you)焊(han)接到(dao)刀具(ju)(ju)表面的趨(qu)勢。
可靠(kao)緊湊的夾具
醫療器械(xie)加(jia)(jia)(jia)工(gong)設備(bei)需要能(neng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)由(you)難加(jia)(jia)(jia)工(gong)材料(如(ru)鈦合金(jin)(jin)或不銹鋼)制成(cheng)的(de)、精(jing)度(du)要求高的(de)小而(er)復(fu)雜的(de)零件，像加(jia)(jia)(jia)工(gong)骨頭及關(guan)節(jie)的(de)替代件就相當復(fu)雜。由(you)于被(bei)加(jia)(jia)(jia)工(gong)材料的(de)切削性能(neng)差，毛坯通常為棒(bang)料——這意味著大量金(jin)(jin)屬需要被(bei)去(qu)除。因(yin)此，一(yi)部分零件被(bei)鑄(zhu)造(zao)成(cheng)接近成(cheng)品(pin)的(de)形狀，但這也增(zeng)加(jia)(jia)(jia)了麻(ma)煩——需要制造(zao)復(fu)雜而(er)昂貴的(de)夾具(ju)。增(zeng)加(jia)(jia)(jia)加(jia)(jia)(jia)工(gong)復(fu)雜性的(de)另一(yi)因(yin)素(su)是公差范圍窄。
醫療器械零部(bu)件(jian)工(gong)件(jian)材料、加(jia)工(gong)精度(du)、表面光潔度(du)等要求(qiu)高，這(zhe)就(jiu)要求(qiu)加(jia)工(gong)系(xi)統可靠性高。從而，也就(jiu)對(dui)機床、夾具、刀具、CAM軟件(jian)等提(ti)出了極高的要求(qiu)。工(gong)件(jian)通常在瑞(rui)士自(zi)動(dong)車床(chuang)、多主軸機床和回轉工作臺(tai)等先進(jin)的醫療器械加(jia)工設備上(shang)加(jia)工。這些機床的特點大都是尺寸(cun)非常(chang)小、結構非常(chang)緊湊(cou)。
醫療器械(xie)零(ling)部件加工(gong)的(de)(de)(de)特(te)點及其要求(qiu)，無疑(yi)推動了加工(gong)技術以及解決方案的(de)(de)(de)發展，以提(ti)高中小企業加工(gong)醫用器械(xie)的(de)(de)(de)競爭力及生產效率。
穩定(ding)高效的刀具
一般(ban)來(lai)說，醫療器械行(xing)業與(yu)其他(ta)機械加工行業有三點不同：
第一，對(dui)機床(chuang)的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)比較(jiao)高，像(xiang)瑞士自動車(che)床(chuang)、多主軸機床(chuang)和回轉工作臺等先(xian)進的(de)(de)(de)(de)醫療(liao)器械加(jia)工設(she)備，與通常(chang)(chang)看的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)加(jia)工中心及車(che)床(chuang)完全(quan)不同，他們的(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)非常(chang)(chang)小、結(jie)構(gou)非常(chang)(chang)緊(jin)湊。順應這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)，刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)也需要(yao)(yao)(yao)有(you)特(te)殊的(de)(de)(de)(de)設(she)計，要(yao)(yao)(yao)求(qiu)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)也要(yao)(yao)(yao)很(hen)小，同時(shi)還(huan)要(yao)(yao)(yao)保(bao)證刀(dao)(dao)具(ju)的(de)(de)(de)(de)剛性。像(xiang)伊(yi)斯卡(ka)SWISSCUT系列專門針對(dui)凸輪式機床(chuang)，減少了加(jia)工區(qu)域狹小易產(chan)生干涉的(de)(de)(de)(de)問題，可(ke)以很(hen)方便(bian)地從刀(dao)(dao)桿的(de)(de)(de)(de)兩側更換刀(dao)(dao)片(pian)，高精(jing)度的(de)(de)(de)(de)刀(dao)(dao)片(pian)和牢固的(de)(de)(de)(de)刀(dao)(dao)座設(she)計保(bao)證了高的(de)(de)(de)(de)重復定位精(jing)度。MINCUT是伊(yi)斯卡(ka)最新研發的(de)(de)(de)(de)刀(dao)(dao)具(ju)，既可(ke)用于車(che)削，也可(ke)用于銑削，小規格刀具卻(que)具有高剛性，可應(ying)用于多(duo)主軸(zhou)機床或者是(shi)加工中心上(shang)。
第(di)二(er)點是，對(dui)加工效率要(yao)求(qiu)高，對(dui)于醫療器械而言，最(zui)(zui)看(kan)重的(de)就(jiu)(jiu)是加工效率，也就(jiu)(jiu)是加工節拍，要(yao)求(qiu)在最(zui)(zui)短的(de)時(shi)間(jian)內，能夠更換刀(dao)片。伊(yi)斯卡的(de)MULTI-MASTER變形金剛可換刀(dao)頭系(xi)列，只需要(yao)幾秒鐘就(jiu)(jiu)可換上不同的(de)銑刀頭。快換刀(dao)頭的(de)理念，對加工節拍具(ju)(ju)有很好的(de)保證。此(ci)外，要求刀(dao)具(ju)(ju)的(de)壽命要盡(jin)可(ke)能的(de)穩定、盡(jin)可(ke)能的(de)長(chang)。應盡(jin)可(ke)能采用高(gao)品質的(de)刀(dao)具(ju)(ju)，兼具(ju)(ju)涂層、刃口、斷屑槽型、刀(dao)具(ju)(ju)結構形式的(de)整(zheng)體(ti)配合的(de)。這樣，才(cai)能保證機床24小時運轉，才(cai)能以非常高(gao)的(de)生產效率(lv)與市場(chang)上其他的(de)競爭(zheng)對手(shou)進行競爭(zheng)，從而取得競爭(zheng)優(you)勢。
第三，從工(gong)件本(ben)身(shen)來說，與其他(ta)機械零部件有著很(hen)大的(de)(de)(de)區別。植(zhi)入人體的(de)(de)(de)醫療器械首先要(yao)求(qiu)表面光潔(jie)度非(fei)常好，精度非(fei)常高(gao)(gao)，不(bu)能有任何(he)偏差，這(zhe)就需要(yao)刀(dao)具從刀(dao)片(pian)結構的(de)(de)(de)設(she)計到刀(dao)片(pian)涂層的(de)(de)(de)設(she)計都要(yao)滿足很(hen)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)加工(gong)要(yao)求(qiu)。此外(wai)，還包括刀(dao)片(pian)的(de)(de)(de)重復定位精度，在保證效率提高(gao)(gao)的(de)(de)(de)同(tong)時不(bu)能忽視高(gao)(gao)質量(liang)的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。
完整的解決(jue)方案
伊斯(si)卡(ka)深(shen)入分析了醫學(xue)器械工(gong)業植入物的(de)特點，以提高這些非常關鍵的(de)元(yuan)件的(de)加工(gong)性。因此(ci)(ci)，伊斯(si)卡(ka)也設計制(zhi)作(zuo)特制(zhi)刀具(ju)、刀片以及(ji)卷屑槽以加工(gong)鈦合(he)金Ti6Al4V并(bing)獲(huo)取(qu)此(ci)(ci)特別(bie)領(ling)域(yu)所需的(de)高精度的(de)公差值。為配(pei)合(he)此(ci)(ci)類零件制(zhi)造商采用他們已有的(de)生產設備，伊斯(si)卡(ka)也提供特制(zhi)刀具(ju)以滿足不同(tong)應用。
伊斯卡(ka)研制的帶鋒利切削(xue)刃(ren)的整體硬質(zhi)合金立銑(xian)刀可(ke)用于(yu)凹(ao)型零(ling)件的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)并免除毛刺。這些立(li)銑刀(dao)能在半(ban)精加(jia)工(gong)及精加(jia)工(gong)中，實現(xian)最大0.01mm余(yu)量的(de)(de)(de)拋(pao)光銑。我們也研(yan)發同時(shi)應用于(yu)加(jia)工(gong)鈦合金及不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)刀(dao)具——基于(yu)超(chao)細晶粒基體進行PVD涂(tu)層，實現(xian)了高切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)速(su)度+高進給(gei)的(de)(de)(de)高速(su)加(jia)工(gong)。銑刀(dao)直徑小，編程中可(ke)采用偏斜加(jia)工(gong)策略，其優(you)點是(shi)可(ke)獲得刀(dao)具外(wai)徑上的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)速(su)度，排屑流暢(chang)，切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)區域接觸面積下，切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)熱更低(di)。
伊(yi)(yi)斯卡(ka)的研發(fa)部門發(fa)現(xian)，車削應用(yong)(yong)在醫學器械(xie)工業中，刀(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)片(pian)牌號(hao)抑或卷(juan)屑(xie)槽(cao)都需要改(gai)進(jin)。為(wei)滿足用(yong)(yong)戶需求(qiu)，伊(yi)(yi)斯卡(ka)研制(zhi)了高(gao)品(pin)質的磨制(zhi)刀(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)片(pian)，諸如(ru)VCET、DCET、CCET等，刀(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)片(pian)槽(cao)型為(wei)WF。伊(yi)(yi)斯卡(ka)的先(xian)進(jin)生產技術(shu)保障了此類改(gai)進(jin)刀(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)片(pian)帶(dai)有拋光(guang)的卷(juan)屑(xie)槽(cao)，以(yi)實現(xian)半(ban)精加(jia)工及精加(jia)工的出(chu)色表(biao)面質量(liang)。在某些特殊(shu)應用(yong)(yong)中，伊(yi)(yi)斯卡(ka)可提(ti)供帶(dai)MD卷(juan)屑(xie)槽(cao)的VCGT刀(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)片(pian)，以(yi)獲取高(gao)表(biao)面質量(liang)。伊(yi)(yi)斯卡(ka)的JET-CUT系(xi)(xi)列切斷(duan)刀(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)，刀(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)片(pian)寬(kuan)度3mm和4mm，加(jia)工表(biao)面質量(liang)高(gao)，刀(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)具壽命長。源(yuan)于(yu)伊(yi)(yi)斯卡(ka)的信念——升級無極限(xian)，伊(yi)(yi)斯卡(ka)已(yi)研制(zhi)出(chu)基于(yu)TANG-GRIP系(xi)(xi)列的HP高(gao)壓(ya)冷卻系(xi)(xi)統刀(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)具。
采用經過(guo)實踐證(zheng)明過(guo)的(de)工藝及刀具和驗(yan)證(zheng)過(guo)的(de)切削(xue)參數可以更(geng)及時地(di)面對市場推出(chu)的(de)醫療(liao)器械零部件(jian)零部件(jian)加工。基(ji)于多年在(zai)醫療(liao)器械行業的(de)經驗(yan)，伊(yi)斯卡還推出(chu)了醫療(liao)器械行業的(de)刀具套盒，配合(he)DMG機床，共同為客戶提供交(jiao)鑰(yao)匙(chi)工程。