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醫療零件器械產品加工難點分析
? 90%的醫療零件器械植入部件由Ti6Al-4V鈦合金制成,源于輕質、高強度及高的生物相容性,鈦合金6AL-4V成為醫用植入器械的常用的材料,鈦合金6AL-4V通常用于髖關節、骨螺釘、膝關節、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,產生的切屑薄,并在刀具上形成相對小的接觸區域。?
1.醫療零件難加工的鈦合金材料 加工過程中高的切削力,結合切屑流動時的摩擦力,將綜合導致刀具局部切削熱過高。而鈦合金熱傳導性差,令切削熱不能很快地傳導出去。于是,大量的切削熱集中于切削刃及刀具表面。高的切削力,切削熱會綜合引起月牙洼的產生,并引起刀具的快速失效。 相對低的彈性模量,使得鈦合金相對于鋼彈性更佳。因此,應避免切削力過大,以保障工件的反彈小。薄壁件在刀具壓力下有變形的趨勢,引起震顫、摩擦甚至公差問題。解決問題的關鍵是保證整個系統的剛性,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生化學反應合金化的趨勢,其切屑有焊接到刀具表面的趨勢。 2.可靠緊湊的機床夾具 醫療器械加工設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雜的零件,像加工骨頭及關節的替代件就相當復雜。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——需要制造復雜而昂貴的夾具。增加加工復雜性的另一因素是公差范圍窄。 醫療器械零部件工件材料、加工精度、表面光潔度等要求高,這就要求加工系統可靠性高。從而,也就對機床、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車床、多主軸機床和回轉工作臺等先進的醫療器械加工設備上加工。這些機床的特點大都是尺寸非常小、結構非常緊湊。 醫療器械零部件加工的特點及其要求,無疑推動了加工技術以及解決方案的發展,以提高中小企業加工醫用器械的競爭力及生產效率。?
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