醫(yī)療器械行業(yè)呈動(dòng)態(tài)增長趨勢(shì),，醫(yī)療器械制造商們也在持續(xù)尋覓更佳的車削中心及刀具以提升其競(jìng)爭優(yōu)勢(shì),，這也成為刀具業(yè)增長的一大重要的渠道,。伊斯卡正是看到了這個(gè)巨大的發(fā)展前景,，投入了大量的人力和物力,，來研發(fā)醫(yī)療器械加工專用刀具,。伊斯卡在總部成立了專門的醫(yī)療器械研發(fā)部門,，有7名專業(yè)的工程師從事方案的設(shè)計(jì),，他們有著豐富的經(jīng)驗(yàn),，從事醫(yī)療器械加工刀具的研究都超過了12年。目前，用于醫(yī)療器械行業(yè)的刀具在伊斯卡刀具產(chǎn)品中的比重約為6%～7%,，預(yù)計(jì)在今后2～3年,，這個(gè)比重將會(huì)上升到10%～12%。
難加工的鈦合金材料
90%的醫(yī)療器械植入部件由Ti6Al4V鈦合金制成,，源于輕質(zhì),、高強(qiáng)度及高的生物相容性，鈦合金6AL-4V成為醫(yī)用植入器械的最常用的材料,。鈦合金6AL-4V通常用于髖關(guān)節(jié),、骨螺釘、膝關(guān)節(jié),、接骨板,、種植牙、脊椎連接元件的制作,。
鈦合金具有加工硬化的特性,。加工過程剪切角大，產(chǎn)生的切屑薄,，并在刀具上形成相對(duì)小的接觸區(qū)域,。另外，加工過程中高的切削力,，結(jié)合切屑流動(dòng)時(shí)的摩擦力,，將綜合導(dǎo)致刀具局部切削熱過高。而鈦合金熱傳導(dǎo)性差,，令切削熱不能很快地傳導(dǎo)出去,。于是，大量的切削熱集中于切削刃及刀具表面,。高的切削力,，切削熱會(huì)綜合引起月牙洼的產(chǎn)生，并引起刀具的快速失效,。
相對(duì)低的彈性模量,，使得鈦合金相對(duì)于鋼彈性更佳。因此,，應(yīng)避免切削力過大，以保障工件的反彈小,。薄壁件在刀具壓力下有變形的趨勢(shì),，引起震顫、摩擦甚至公差問題,。解決問題的關(guān)鍵是保證整個(gè)系統(tǒng)的剛性,，采用鋒利切削刃、正確的幾何形體的刀具是非常必要的,。另外,，鈦合金具有在高溫下與切削刀具發(fā)生化學(xué)反應(yīng)合金化的趨勢(shì),，其切屑有焊接到刀具表面的趨勢(shì)。
可靠緊湊的夾具
醫(yī)療器械加工設(shè)備需要能加工由難加工材料(如鈦合金或不銹鋼)制成的,、精度要求高的小而復(fù)雜的零件,，像加工骨頭及關(guān)節(jié)的替代件就相當(dāng)復(fù)雜。由于被加工材料的切削性能差,，毛坯通常為棒料——這意味著大量金屬需要被去除,。因此，一部分零件被鑄造成接近成品的形狀,，但這也增加了麻煩——需要制造復(fù)雜而昂貴的夾具。增加加工復(fù)雜性的另一因素是公差范圍窄,。
醫(yī)療器械零部件工件材料,、加工精度、表面光潔度等要求高,，這就要求加工系統(tǒng)可靠性高,。從而，也就對(duì)機(jī)床,、夾具,、刀具、CAM軟件等提出了極高的要求,。工件通常在瑞士自動(dòng)車床,、多主軸機(jī)床和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等先進(jìn)的醫(yī)療器械加工設(shè)備上加工。這些機(jī)床的特點(diǎn)大都是尺寸非常小,、結(jié)構(gòu)非常緊湊,。
醫(yī)療器械零部件加工的特點(diǎn)及其要求，無疑推動(dòng)了加工技術(shù)以及解決方案的發(fā)展,，以提高中小企業(yè)加工醫(yī)用器械的競(jìng)爭力及生產(chǎn)效率,。
穩(wěn)定高效的刀具
一般來說，醫(yī)療器械行業(yè)與其他機(jī)械加工行業(yè)有三點(diǎn)不同：
第一,，對(duì)機(jī)床的要求比較高,，像瑞士自動(dòng)車床、多主軸機(jī)床和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等先進(jìn)的醫(yī)療器械加工設(shè)備,，與通?？吹牡募庸ぶ行募败嚧餐耆煌麄兊某叽绶浅Ｐ?、結(jié)構(gòu)非常緊湊,。順應(yīng)這樣的要求，刀具的結(jié)構(gòu)也需要有特殊的設(shè)計(jì)，要求刀具的尺寸也要很小,，同時(shí)還要保證刀具的剛性,。像伊斯卡SWISSCUT系列專門針對(duì)凸輪式機(jī)床，減少了加工區(qū)域狹小易產(chǎn)生干涉的問題,，可以很方便地從刀桿的兩側(cè)更換刀片,，高精度的刀片和牢固的刀座設(shè)計(jì)保證了高的重復(fù)定位精度。MINCUT是伊斯卡最新研發(fā)的刀具,，既可用于車削,，也可用于銑削，小規(guī)格刀具卻具有高剛性,，可應(yīng)用于多主軸機(jī)床或者是加工中心上,。
第二點(diǎn)是，對(duì)加工效率要求高,，對(duì)于醫(yī)療器械而言,，最看重的就是加工效率，也就是加工節(jié)拍,，要求在最短的時(shí)間內(nèi),，能夠更換刀片。伊斯卡的MULTI-MASTER變形金剛可換刀頭系列,，只需要幾秒鐘就可換上不同的銑刀頭,。快換刀頭的理念,，對(duì)加工節(jié)拍具有很好的保證,。此外，要求刀具的壽命要盡可能的穩(wěn)定,、盡可能的長,。應(yīng)盡可能采用高品質(zhì)的刀具，兼具涂層,、刃口,、斷屑槽型、刀具結(jié)構(gòu)形式的整體配合的,。這樣,，才能保證機(jī)床24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，才能以非常高的生產(chǎn)效率與市場(chǎng)上其他的競(jìng)爭對(duì)手進(jìn)行競(jìng)爭,，從而取得競(jìng)爭優(yōu)勢(shì),。
第三，從工件本身來說,，與其他機(jī)械零部件有著很大的區(qū)別。植入人體的醫(yī)療器械首先要求表面光潔度非常好，精度非常高,，不能有任何偏差,，這就需要刀具從刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)到刀片涂層的設(shè)計(jì)都要滿足很高的加工要求。此外,，還包括刀片的重復(fù)定位精度,，在保證效率提高的同時(shí)不能忽視高質(zhì)量的要求,。
完整的解決方案
伊斯卡深入分析了醫(yī)學(xué)器械工業(yè)植入物的特點(diǎn),，以提高這些非常關(guān)鍵的元件的加工性。因此,，伊斯卡也設(shè)計(jì)制作特制刀具,、刀片以及卷屑槽以加工鈦合金Ti6Al4V并獲取此特別領(lǐng)域所需的高精度的公差值,。為配合此類零件制造商采用他們已有的生產(chǎn)設(shè)備,，伊斯卡也提供特制刀具以滿足不同應(yīng)用,。
伊斯卡研制的帶鋒利切削刃的整體硬質(zhì)合金立銑刀可用于凹型零件的加工并免除毛刺。這些立銑刀能在半精加工及精加工中,，實(shí)現(xiàn)最大0.01mm余量的拋光銑,。我們也研發(fā)同時(shí)應(yīng)用于加工鈦合金及不銹鋼的刀具——基于超細(xì)晶粒基體進(jìn)行PVD涂層,，實(shí)現(xiàn)了高切削速度+高進(jìn)給的高速加工,。銑刀直徑小，編程中可采用偏斜加工策略,，其優(yōu)點(diǎn)是可獲得刀具外徑上的切削速度,，排屑流暢,，切削區(qū)域接觸面積下,，切削熱更低,。
伊斯卡的研發(fā)部門發(fā)現(xiàn)，車削應(yīng)用在醫(yī)學(xué)器械工業(yè)中,，刀片牌號(hào)抑或卷屑槽都需要改進(jìn),。為滿足用戶需求，伊斯卡研制了高品質(zhì)的磨制刀片,，諸如VCET,、DCET、CCET等,，刀片槽型為WF,。伊斯卡的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)保障了此類改進(jìn)刀片帶有拋光的卷屑槽，以實(shí)現(xiàn)半精加工及精加工的出色表面質(zhì)量,。在某些特殊應(yīng)用中,，伊斯卡可提供帶MD卷屑槽的VCGT刀片，以獲取高表面質(zhì)量,。伊斯卡的JET-CUT系列切斷刀,，刀片寬度3mm和4mm，加工表面質(zhì)量高,，刀具壽命長,。源于伊斯卡的信念——升級(jí)無極限，伊斯卡已研制出基于TANG-GRIP系列的HP高壓冷卻系統(tǒng)刀具,。
采用經(jīng)過實(shí)踐證明過的工藝及刀具和驗(yàn)證過的切削參數(shù)可以更及時(shí)地面對(duì)市場(chǎng)推出的醫(yī)療器械零部件零部件加工,。基于多年在醫(yī)療器械行業(yè)的經(jīng)驗(yàn),，伊斯卡還推出了醫(yī)療器械行業(yè)的刀具套盒,，配合DMG機(jī)床，共同為客戶提供交鑰匙工程,。