GF阿奇夏米尔：精密制造成就精密医疗

接骨板多采用钛合金材料（图1），分为不同的规格尺寸，每种尺寸有一定的批量要求，因此属于多品种中小批量生产，对加工效率和设备的加工柔性要求很高。接骨板的表面形状为3D曲面，在3D曲面上分布着多个通孔。由于孔中心线与曲面的法线重合，因此各个孔中心互相不平行，如果采用传统加工方法，在普通3轴立式加工中心上采用多次定位加工，效率低，精度一致性差，而且夹具复杂。采用GF阿奇夏米尔专为小型精密零件加工推出的MIKRON UCP600 Vario 5轴高速加工中心，配置20000r/min高速电主轴来进行加工，通过工作台摆动定位，可以在工件一次装卡的情况下完成整个加工，节省了大量的装卡时间，提高了工件的精度一致性。

 然而用户在加工中发现，虽然加工效率大大提高，但是仍未能达到最理想的状态。客户希望使用专用夹具一次装卡多个工件加工，但是发现在多个工件加工时刀具与工作台有干涉。GF阿奇夏米尔中国的应用工程师对用户的工艺进行了分析，发现干涉问题是由于用户设计的夹具高度太低，建议将夹具增高80mm，这样可以同时装卡4个工件，而且可以使用普通长度的刀柄，既增加了效率又降低了刀具采购成本。工程师同时建议将原来的粗加工钻孔工艺改为用球头铣刀插补铣孔，这样将客户原有的11把刀、13次换刀减少到8把刀、8次换刀。仅仅由于装卡方案改进和换刀次数减少，平均在每个工件上的时间就减少了2.4min，同时由于一次装卡4 个工件，还节省了C 轴B轴旋转定位的时间大概每件1.5min。再加上优化工艺所节省的时间，单个零件的加工时间从原来的24分40秒缩短到18分30秒，效率提高25%，用户非常满意。

图3  MIKRON UCP 600 Vario RTT 5轴联动加工中心

骨锉作为骨科手术的重要工具，形状复杂而且材料硬度大，需要用5轴联动机床来加工。对于长骨锉，由于形状细长，如果采用普通5轴机床立式装卡（图2），加工时力臂太长，而且为了避免干涉需要采用较长的刀具，加工刚性很差，振动很大。

GF阿奇夏米尔的MIKRON UCP 600 Vario RTT 是采用扭矩电机直接驱动工作台的5轴联动高速加工中心（图3），大的工作台摆动范围和20000r/min的高速电主轴保证了骨锉复杂形状的加工。该机床集成了自动尾座系统，可以两端夹持工件，工作台摆动到水平位置进行加工。而且专为5轴回转类零件设计的工作台面尺寸适中，避免了刀具干涉，可以选择正常长度的刀具。同时尾座顶尖的压力可根据不同零件而调节，保证了装卡的稳定性，加工中的振动明显减少，因而可以达到高质量的加工效果。

图4  膝关节骨垫采用高分子聚乙烯材料，3D轮廓曲面，对表面质量的要求较高

膝关节骨垫采用高分子聚乙烯材料，3D轮廓曲面，对表面质量的要求较高。这种材料非常适合采用高速铣削，可以采用大吃刀量高转速加工，不仅提高加工效率，而且大大提高表面质量。采用GF阿奇夏米尔MIKRON HSM 500高速铣削立式加工中心，配置42000r/min高速电主轴，采用粗、精加工整体硬质合金立铣刀各一把，精加工采用满转速（42000r/min）进行加工，整个加工仅用时23min，表面粗糙度可达到Ra0.4μm。

通过以上加工实例可以看出，采用先进的加工设备和应用技术，可以大大提高医疗领域关键零件的加工质量和加工效率。由于医疗领域零件的多品种中小批量的生产特点，在选择机床时一定要充分考虑其加工灵活性和工艺的适应性。而且供应商的应用技术实力也不容小觑，有些用户采购了著名品牌的高档机床却发挥不了很好的效用，主要的原因之一是厂家的应用支持不够，越是复杂的机床设备越是需要强有力的应用支持。