技术交流 | 伊斯卡刀具在医疗行业零件的应用

医疗行业零件加工   

当前，机械加工仍然是生产医疗行业零件的主要方法，医疗行业是金属切削刀具的主要市场。从刀具制造商的角度来看问题，医疗行业的具体特点是什么？哪些医疗零件对机床的要求最高？目前加工医疗零件的常用刀具是什么？为什么用于加工医疗骨科零件的刀具处于技术的前沿？刀具未来的发展趋势是什么？本文将介绍医疗行业零件加工的伊斯卡全新解决方案！

01医疗行业零件特点

医疗行业专门生产各种医疗设备，以提供各种健康保护问题，这些设备包含许多不同尺寸、精度、材料和形状复杂的零件。为了制造这些零件，医疗行业采用了多种技术工艺，其中机械加工仍然发挥着重要作用。加工医疗设备零件的一般原理与加工非医疗设备的类似零件没有区别。然而，有些零件需要复杂的加工工艺。这些工艺具有挑战性，需要新的工艺流程、必不可少的加工设备以及选择正确的切削刀具。刀具制造商致力于开发独特的刀具，以确保医疗行业零件生产的高生产率和高收益。

02医疗植入件的加工要求

骨科和牙科手术部件是典型的复杂零件，对加工工艺的要求很高。典型的植入零部件材料，如钛合金、钴铬（CoCr）合金和不锈钢是很难切削的。许多植入零部件的形状复杂，需要多轴机床加工。植入部件及其相应零件通常尺寸较小，要求严格的尺寸公差和优异的表面粗糙度。现代高性能中小型多任务机床、瑞士型和带动力刀座的车床是对植入部件进行切削加工的最高效的机床。为了最大限度地提高切削产能，机床需要配备合适的刀具。在研发用于加工植入零件的切削刀具时，刀具制造商会考虑零件的上述特征，以确保提出正确的解决方案。

03伊斯卡全新解决方案

伊斯卡切削刀具的特点包括：

•在有限的操作空间内加工小尺寸和微型零件；

•主要应用材料为：ISO S和ISO M；

•高精度和表面粗糙度要求。

小直径旋转刀具会致加工转速显著增加。这些刀具必须保持动平衡才能在高转速下有效运转。

刀具设计工程师对医疗领域刀具的新发展产生了巨大影响。伊斯卡推出的最新产品就是一个很好的例子。在切削ISO S和ISO M材料时，冷却液的供应对于效率至关重要。PICCOCUT微型刀具系列是专门为加工小型零件而开发的。

▲改进的冷却液供应方式提高了微型PICCOCUT刀具车削的效率

随着时间的推移，这一高度先进的产品系列被重新设计，增加了内冷通道，精准指向刀片的切削刃。PICCOCUT还具有双面刀夹，其内部冷却液通道精确定位切削区域，刀夹具有简易的夹持结构，可确保高刚度的夹持，从而提高切削性能。伊斯卡还拥有ISO标准刀片的车刀，用于在瑞士型和CNC车床上加工小型零件，以及用于车削应用的新型方柄刀夹。

▲SAFE-T-LOCK ISO车削刀夹的特点包括牢靠的设计和高压冷却

刀夹具有SAFE-T-LOCK夹持结构，可确保精确且极其刚性的刀片安装，以及高压冷却选项。这样在各种较高条件下进行车削加工，同时可确保更高的生产率并延长刀具寿命。

在进行切断加工时，伊斯卡公司意识到更窄的切宽有助于节省材料成本。伊斯卡SELF-GRIP系列宽度为0.6到1.2 mm的新刀片，可实现在切断直径高达16 mm的棒料时减少零件材料浪费。该刀具也适用于加工较窄的外槽。这些刀具适用于瑞士型机床。

小直径整体硬质合金钻头是对骨科零件进行钻孔的常用刀具。配备可更换硬质合金头的分体式钻头成本效益显著。然而，钻头直径变小的趋势使得可换头式钻头的概念难以实现，并且对于刀具设计工程师来说，设计小直径范围可换头式的钻头并非易事。近年来，具有可换硬质合金钻头的伊斯卡SUMOCHAM钻的直径范围的下限已达到6毫米。现在，伊斯卡出色的设计工程师成功地将其直径下探到4.5毫米。这是在医疗行业高成本效益的可换头式钻孔刀具领域迈出的重要一步。

▲安装硬质合金钻头的SUMOCHAM钻目前最小直径为4.5 mm

从理论上讲，球头铣刀通过与曲面的接触实现曲面加工，它是对复杂形状且有高表面粗糙度要求的零件进行精铣的主要刀具。然而，使用球头铣刀进行铣削来生成高质量的表面需要减小步距，这反过来又增加了循环时间。应用鼓形铣刀（弧形铣刀），是克服上述阻碍的有效方案，成功应用在成型骨科零件的五轴仿形加工中。多轴机床的最新发展扩大了鼓形铣削的范围。伊斯卡为整体硬质合金立铣刀（SCEM）、可转位仿形铣刀和Multi-Master整硬可换头铣刀这些产品系列添加了高精度“鼓形切削刃”。这些刀具主要用于钛、高温合金和奥氏体不锈钢的半精加工和精加工，这些都是医疗行业的常见材料。鼓形铣刀可在减少切削次数的情况下加工出更光滑的表面，有效缩短了加工时间。伊斯卡小直径SCEM和Multi-Master立铣刀对于加工复杂的骨科零件（如膝关节假体组件）非常有效。

▲在加工膝关节假体部件时，应用直径较小的鼓形立铣刀可显著缩短循环时间

使用小型旋转刀具进行的铣削、钻孔、雕刻、去毛刺和其他切削操作需要相当高的转速。如果使用高速加工（HSM）方式，该转速将显著增大。然而有些机床无法提高转速。伊斯卡新的高压冷却液驱动MICRO 90主轴给出了成功的解决方案。MICRO 90主轴转速可达到35000-53000转/分范围内，同时机床主轴保持静止。

▲整体MICRO 90冷却液驱动主轴是提高微型切削刀具转速的有效工具

04医疗行业零件加工的挑战

医疗行业零件加工是现代制造业中发展迅速的一个分支，它将复合材料等新工程材料作为主流，并运用3D打印等新技术。现代机械加工解决方案不仅涉及生产骨科和牙科零部件，还涉及医疗设备、医疗器械零件、微机械加工医疗设备等。新的趋势对医疗行业提出了新的挑战，需要从与加工医疗产品相关的其他途径寻求解决方案。其中就包括刀具制造商，仍然需关注着不断变化的行业趋势。由于紧跟行业的变化，刀具制造商将能够为复杂医疗零部件的加工提供最终解决方案。

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（伊斯卡金属切削技术）

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