医疗加工：精密与成功的切削刀具专家指南

随着技术和材料不断改进，医疗植入件制造有望显著增长。专家在此提供关于医疗加工中使用的材料、方法和机床的宝贵见解。

每个工业部门面临独特挑战，但医疗加工呈现其中最大的几个。严苛公差、复杂几何形状和细致追溯——只是医疗车间要在该领域竞争必须跨越的几个障碍。

幸运的是，有许多知识渊博的人愿分享应用建议，从文中引用的专家开始。

考虑材料。紧随航空航天及其高温超合金之后，制造医疗部件的金属在可加工性差方面紧随其后。Emuge Corp.铣削产品经理Dan Doiron解释，钴铬棒材和铸件常用于制造膝关节植入件的股骨(上部)组件，钛作为胫骨托盘。17-4 PH等不锈钢在医疗应用中也很常见，如植入安装时使用的手术对准和夹持工具。

所有这些都难加工，都需要材料专用切削刀具以获得最大生产力。

“无论何种合金，我总建议客户选刀时参考我们网站或目录，”他说。“我们有针对各种医疗材料的广泛几何形状，以及有助于保持寿命并提供最佳刀具寿命的涂层。”

M.A. Ford Mfg. Co. Inc.应用工程师Derek Nading同意，指出定制切削刀具在医疗领域也很常见。

“我们为医疗用途制造许多特殊铰刀和阶梯钻，车间可能想在一道工序完成两个或更多零件特征，”他说。“圆弧铣刀，也称圆段刀具，越来越受欢迎，主要用于髋关节置换等复杂植入件的加速精加工。”

KYOCERA SGS研发工程师Jake Rutherford警告，切削刀具涂层在特定医疗应用中可能被禁止。

“这也是我们提供涂层和非涂层刀具的原因，”他说。“我去过一些车间，因担心微量涂层元素残留在零件上，进而渗入人体，导致工艺验证困难甚至不可能。”

方法论的途径

注意最后那个词：工艺验证。像制造关键航空航天部件一样，医疗车间常须提交加工工艺供客户批准，一旦验证便冻结。事后任何偏离都需额外批准，使持续改进极其繁琐。

这故事的一个寓意是医疗车间应在工艺开发周期早期引入切削刀具专家。这有助于确保选择最佳刀具、确定最高效刀具路径，避免验证后返工找客户批准。但在其他情况下，这值得努力，特别是运行多年的工作，或车间在切削刀具技术方面落后的情况。

OSG USA Inc.一例，区域经理Dustin Loschiavo密切合作密歇根一家医疗车间。

“去年10月他们同意与我们合作后，我们和一些工程师访问了他们的设施，”Loschiavo说。“我们评估他们的工艺，查看机床和工装，交付的方案每年仅在四个零件上就能为他们节省30万美元以上。”

OSG区域经理Chris Dravis不惊讶。“这个案例中，他们用的是10年前的切削刀具技术，”他说。“转用为现代刀具路径设计的刀具后，大幅增加刀具切削宽度，显著改善刀具寿命和金属去除率。诚然，他们回头找客户重新验证工艺有内部成本，但这和许多其他案例一样，非常值得。”

OSG区域经理Aaron Kwapniewski同意，指出目前有6,500多家国内医疗器械制造商，所有制造商都面临巨大压力缩短交期和降价。“如果不利用最新最好的刀具，他们就是把钱留在桌上，并冒着输给竞争对手的风险，”他指出。

Emuge的Dan Doiron有类似经历。他说确保植入件制造一致性的严格协议存在。追溯至关重要，要求企业记录特定零件使用的材料批次、机床甚至切削液类型。“未经审查为何必要，通常不允许换用不同品牌切削刀具，”他说。“尽管如此，车间要保持竞争力，这往往是必要的阵痛。”

许多零件很小，轻易落入微加工领域。KYOCERA SGS应用工程师Jacob Rak列举一把小型医疗部件，从支架、骨螺钉到心脏泵和呼吸监测传感器零件。瑞士型CNC车床长期用于加工许多此类零件，五轴加工中心更常用于植入件制造。

“医疗零件常有独特几何形状且由难加工材料制成，是高要求工作，”他说。“无论制造什么，您需要买得起的最好设备才能有竞争力。”

提高刀夹持标准

无论机床、无论零件，严苛公差和极精细表面光洁度意味着制造商必须提高刀夹持标准。对最小跳动和最大刚性的需求，要求尽可能使用热缩或液压夹头。微小刀具可能需投资高速主轴以达正确运行速度，过滤高压冷却液是必须的。并始终遵循切削刀具制造商建议——多数同意机加工师常不敢像应该的那样大力推刀，这通常导致过早刀具磨损。

有些人也害怕投资高质量刀具或寻求选刀帮助。据Doiron称，Emuge——像大多数切削刀具制造商——对硬质合金牌号、涂层、前角螺旋角、端部切屑槽等进行科学测试。是的，这些公司都想卖刀，但最好的方式是给客户成功结果。

“为应用投资最优刀具，可能意味着灯塔生产与否、甚至盈亏的区别，”他指出。“这在我作为终端用户和在Emuge工作时的经验一致。”

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