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伊斯卡在医疗器械零部件车削领域的改进

2013年06月18日 08:49中国机床商务网点击:4985

JC35导读:近日,伊斯卡为满足精密医疗部件难加工材料的高效、高精度加工及小批量生产等需求,最近推出了一款能够使医疗产品快速优质的加工的全新刀具。

全球对精密医疗零部件的需求不断增长,尤其是对整形外科及牙科植入物的需求,随之而来的是这个高端领域中的竞争。参与这个行业的供应商不仅要能完成对难加工材料的高效、高精度加工,还要有能力提供新产品创新,以适应产品的快速变化,并能进行小批量生产。

加工如此昂贵的难加工材料,且交货期短,供应商们几乎不能犯错。为医疗产品快速优质的加工而专门设计研发的刀具已经问世,只有选择合适的刀具,甚至直接替换原有刀具,才能使加工效率或切削刃寿命翻倍,切屑控制更佳,消除加工薄壁件或难切槽零件时的变形问题。例如:瑞士一家牙科零部件制造商在制造小零件时,刀片常常因崩刃或切削刃破损而过早失效,在改用伊斯卡PVD涂层的五角霸王刀片(PENTACUT)后,刀片通过螺钉夹紧至刀杆,高刚性夹持令每切削刃加工工件数为原刀具的两倍多,且被加工表面光洁度更高。

医疗零部件加工的特点

在医疗零部件加工中,尽管零部件很小,但金属去除率却相对较多。无论是在小型瑞士自动车床还是小型车削加工中心上,其车削常常意味着由实心棒料加工出各种阶梯轴类零件,所加工零部件的重量远小于毛坯。

医疗器械零部件车削的另一特点是被加工材料往往难以加工。材料主要为高粘性的不锈钢、镍基合金、长切屑钛合金、高温合金和淬硬钢等。在选择医疗零部件材料时,需要优先考虑的是生物相容性、耐蚀性以及高强度,而不是材料的机械加工性能。

工件的几何形状提高了加工的挑战性。在加工薄壁管件,尤其是一些非典型的铝质医疗器械零部件时,如果切削刃不够锋利,零件变形倾向会非常大。由于许多工件是非对称的,其复杂的曲线不利于牢固装夹,因此,要求切削力尽量小,以避免切削时工件变形。而对于收缩比较大的工件材料还要调整转速以获得合适的切削速度。

拓展小规格刀具

应用于难加工材料的优质刀具,拓展了小规格标准品,以满足医疗器械零部件的批量生产需求。先进的涂层降低了摩擦、切削热以及微观应力。改进的合金牌号在切削难加工材料时更加可靠,甚至能进行断续切削。更高强度的断屑槽以及贯穿刀体的冷却液通道提升了切屑控制及排屑性能,减少了深孔加工时切屑破坏已加工表面的现象。可靠的夹持系统使得刀片保持于定位槽,消除了因刀片在定位槽窜动带来的微振动。

涂层的突破与应用

伊斯卡于2007年推出束魔涂层后处理技术(SUMO TEC),刀片涂层表面更光滑,抑制了对刀片寿命产生负面影响的摩擦、切削热、集中应力三个关键要素。现场经验表明,在充分对比了生产能力及切削刃寿命后,束魔技术可使生产率平均提高35%。最初,这项技术仅应用在铣刀片及车刀片上,现逐步拓宽应用范围,其中也包括加工植入物及假体的小刀具。

IC807:超细晶粒基体,束魔技术TiAlN(PVD)涂层,非常适用于中速加工奥氏体不锈钢、耐热合金和淬硬钢。经验证,束魔涂层后处理技术(SUMO TEC)可使刀具在加工不锈钢时具有更出色的抗积屑瘤性能。

IC808:在硬质、超细晶粒基体上采用与IC807相同的涂层,在加工绝大多数材料时具有高的耐磨性和抗崩刃性,适用于断续切削。

IC328(TiCN涂层高韧性牌号)以及IC830(束魔技术涂层牌号)在碳素钢、合金钢及不锈钢的铣削、切断、切槽以及不稳定车削应用中已经过验证。

IC928:在韧性基体上采用TiAlN(PVD)涂层,在重型粗加工及断续切削中表现出色,可应用于加工由常见金属材料制成的植入物。

断屑槽型选择

进行难加工材料零部件的切削时,选择不同断屑槽刀片,其结果可能完全不同。在粗车或精车通用材料和铝合金时,带锋利切削刃、大正前角、前刀面抛光的AS-型断屑槽足以胜任。更多严苛的应用,如软质、粘性材料的切断、切槽、薄壁管件加工,应选择高强度的J-型、JS-型、JT-型断屑槽。这类断屑槽带锋利切削刃和大正前角,可以更好地实现断屑。

细长件的加工

多切削刃螺纹加工刀具,对称分布,切削力更均衡。在对细长件进行螺纹加工时,采用命名为“Whirling”的多切削刃螺纹加工刀具,可在工件不变形的情况下完成加工任务,如加工钛合金骨螺钉,这是采用单切削刃刀具无法做到的。

紧凑空间的排屑

在内孔车削中,切屑控制及排屑是长期存在的问题,尤其在加工粘性、长切屑材料时更是如此。带内冷却通孔的伊斯卡MINCUT全系列切槽刀,缓和了上述问题。内孔最小加工直径为8mm,在切槽、清根和超深内孔的螺纹加工、开槽加工中的稳定性都已经过实践证明。MINCUT用于端面切槽的最大切削深度为5.5mm,刀杆上的高刚性夹持系统延长了切削刃寿命,提高了加工过程的安全性。

上述各方面的改善也体现在植入物的铣削中。最近,在加工一种带钴、铬材料的人造膝关节时,伊斯卡推出的带八个切削刃的特殊铣刀使其加工周期缩短了40%以上。

医疗器械零部件加工业具有可预见的增长前景,与其他高端制造业类似,此领域将保持高需求量,竞争也将日趋激烈。先进的刀具更多地应用于小规格零件的加工,使生产率及盈利能力大有不同,而这一切通过简单的替换就可实现。

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