難加工的材料狈孔、復雜的工件形狀以及頻繁的小批量生產(chǎn)對用于加工專業(yè)醫(yī)療器械的刀具提出了很高的要求 在新的世界經(jīng)濟一體化浪潮中剔撮，全球制造業(yè)加速向中國大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移已是大勢所趨佳绩，中國也將逐步發(fā)展成為世界級的制造業(yè)基地留嫩。

“全球通用機械凰彼、汽車、航空航天絮檀、能源葛昏、醫(yī)療、軌道交通卜陵、模具機床等行業(yè)都離不開刀具裝備绝鸡。”從今后發(fā)展趨勢來看开贼，全球刀具市場未來5年預計年增長3%~5%舰褪，按這樣的增長速度，我們?nèi)匀环€(wěn)居世界第一把交椅疏橄。從國內(nèi)刀具的供應來看占拍，國產(chǎn)刀具占據(jù)主流地位，達65%捎迫。

醫(yī)療器械行業(yè)呈動態(tài)增長趨勢晃酒，醫(yī)療器械制造商們也在持續(xù)尋覓更佳的車削中心及刀具以提升其競爭優(yōu)勢，這也成為刀具業(yè)增長的一大重要的渠道窄绒。

一贝次、醫(yī)療器械行業(yè)對專業(yè)的精密刀具提出了新要求

難加工的材料、復雜的工件形狀以及頻繁的小批量生產(chǎn)對用于加工專業(yè)醫(yī)療器械的刀具提出了很高的要求彰导。如移植產(chǎn)品和假肢蛔翅，在成功的外科手術(shù)中起著十分重要的作用，可幫助外科醫(yī)生實現(xiàn)最佳的醫(yī)療效果位谋。加工醫(yī)療器械的刀具在很大程度上決定著醫(yī)療器械的質(zhì)量搁宾。

刀具在醫(yī)療器械制造中的用途是多樣廣泛的，可以加工大型設(shè)備(如電腦X線斷層攝影機)外殼類較簡單的工件倔幼，而對于移植產(chǎn)品或用于修復顱蓋骨或治療骨折的工件生產(chǎn)則更富有挑戰(zhàn)性。

1.精密——最基本的要求

微米范圍內(nèi)的公差在醫(yī)療行業(yè)很常見整诈，選擇正確的刀具需要敏銳的洞察力和豐富的經(jīng)驗坷磷。一方面，即使鉆削小孔也需要使用潤滑劑減小摩擦恒晋，可靠地散熱和處理刀刃處的細鐵屑;另一方面竹坝，在生產(chǎn)尖端醫(yī)療器械時(無毛刺)時需要使用鋒利且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的切削刀具以獲得高質(zhì)量的表面嘱杆。常用切削工具是高速鋼鉆頭或整體硬質(zhì)合金鉆頭。

例如磷兢，德國瓦爾特集團的瓦爾特-蒂泰克斯(Walter Titex)鉆頭針對如鈦杭嚷、不銹鋼、貴金屬甚至復合材料等難加工材料進行加工狭龄，該系列產(chǎn)品加工中心孔的標準尺寸為0.05～46mm嚣咕，內(nèi)冷式鉆頭的直徑可達0.75mm。

2.銑削和鉆孔——牙齒修復

作為一項標準蜘傻，瓦爾特集團的瓦爾特-普瑞特(Walter Prototyp)產(chǎn)品Protostar系列整體硬質(zhì)合金刀具的直徑范圍為0.3～20mm绷咳。普瑞特生產(chǎn)工廠位于德國，是醫(yī)療行業(yè)的知名供應商琅翻。其絲錐和螺紋銑刀主要用于加工鈦合金位仁，比如接骨螺釘或髖關(guān)節(jié)，直徑為1.6mm的螺紋銑刀也可用于生產(chǎn)牙齒修復產(chǎn)品方椎。

3.定制復合刀具方案節(jié)省時間和金錢

與從事其他行業(yè)的公司一樣聂抢，從事醫(yī)療行業(yè)的公司也面臨著日益增長的成本壓力。一個公司要想立足于競爭激烈的國際化大舞臺棠众，就必須以低成本生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品琳疏。對于移植產(chǎn)品(一般由高合金鋼、鈦或鈦合金制成)而言摄欲，特殊的材料以及復雜的工件幾何形狀對產(chǎn)品的精確性提出了很大的挑戰(zhàn)轿亮。

針對某些加工，以前可能需要三把標準刀具胸墙，但現(xiàn)在只需要一把復合刀具我注，以一道工序代替以往的三道工序，從而節(jié)省了時間和成本迟隅。

比如但骨，加工1500個工件，每一工件節(jié)約2分鐘智袭，就可以節(jié)約50小時的機器工時籍纸。這種復合刀具方案的缺點是并不在通用刀具樣本中體現(xiàn)。而瓦爾特公司提出的“CATexpress”定制非標刀具的服務(wù)渊妨，則與常規(guī)的非標服務(wù)不同烹驰，其交貨期可從以往的6-8周減少到14天。該服務(wù)以一個特殊的軟件程序為基礎(chǔ)夕涧，當用戶連接到英特網(wǎng)并輸入了所有信息(如應用信息或機床類型)后魄蔗，系統(tǒng)便會輸出一個包含需要參數(shù)的訂單記錄。公司在收到訂單之后刹讹，可以在最短的時間內(nèi)開始生產(chǎn)所需的非標刀具肆洽。

二易麻、醫(yī)療器械產(chǎn)品加工難點分析

1.難加工的鈦合金材料

90%的醫(yī)療器械植入部件由Ti6Al-4V鈦合金制成，源于輕質(zhì)社咒、高強度及高的生物相容性秽祷，鈦合金6AL-4V成為醫(yī)用植入器械的最常用的材料。鈦合金6AL-4V通常用于髖關(guān)節(jié)位俩、骨螺釘矗寂、膝關(guān)節(jié)、接骨板乍狐、種植牙赠摇、脊椎連接元件的制作。鈦合金具有加工硬化的特性浅蚪。加工過程剪切角大藕帜，產(chǎn)生的切屑薄，并在刀具上形成相對小的接觸區(qū)域惜傲。另外洽故，加工過程中高的切削力，結(jié)合切屑流動時的摩擦力盗誊，將綜合導致刀具局部切削熱過高时甚。而鈦合金熱傳導性差，令切削熱不能很快地傳導出去哈踱。于是荒适，大量的切削熱集中于切削刃及刀具表面。高的切削力开镣，切削熱會綜合引起月牙洼的產(chǎn)生刀诬，并引起刀具的快速失效。

相對低的彈性模量常籍，使得鈦合金相對于鋼彈性更佳健吃。因此，應避免切削力過大锨圣，以保障工件的反彈小陕绢。薄壁件在刀具壓力下有變形的趨勢，引起震顫骗采、摩擦甚至公差問題闯揪。解決問題的關(guān)鍵是保證整個系統(tǒng)的剛性，采用鋒利切削刃词趾、正確的幾何形體的刀具是非常必要的呜谓。另外，鈦合金具有在高溫下與切削刀具發(fā)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洼荡。

2.可靠緊湊的機床夾具

醫(yī)療器械加工設(shè)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眠琴，像加工骨頭及關(guān)節(jié)的替代件就相當復雜下质。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诞仓。因此缤苫，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墅拭。增加加工復雜性的另一因素是公差范圍窄活玲。

醫(yī)療器械零部件工件材料、加工精度谍婉、表面光潔度等要求高舒憾，這就要求加工系統(tǒng)可靠性高。從而穗熬，也就對機床镀迂、夾具、刀具唤蔗、CAM軟件等提出了極高的要求探遵。工件通常在瑞士自動車床、多主軸機床和回轉(zhuǎn)工作臺等先進的醫(yī)療器械加工設(shè)備上加工妓柜。這些機床的特點大都是尺寸非常小箱季、結(jié)構(gòu)非常緊湊。

醫(yī)療器械零部件加工的特點及其要求寸纠，無疑推動了加工技術(shù)以及解決方案的發(fā)展雳雄，以提高中小企業(yè)加工醫(yī)用器械的競爭力及生產(chǎn)效率。

3.穩(wěn)定高效的刀具

一般來說吴烹，醫(yī)療器械行業(yè)與其他機械加工行業(yè)有三點不同：

第一斯凑，對機床的要求比較高。像瑞士自動車床眨攀、多主軸機床和回轉(zhuǎn)工作臺等先進的醫(yī)療器械加工設(shè)備蛀颓，與通常看的的加工中心及車床完全不同扛聂，他們的尺寸非常小艘尊、結(jié)構(gòu)非常緊湊。順應這樣的要求栏付，刀具的結(jié)構(gòu)也需要有特殊的設(shè)計罚考，要求刀具的尺寸也要很小，同時還要保證刀具的剛性。像伊斯卡SWISSCUT系列專門針對凸輪式機床笼踩，減少了加工區(qū)域狹小易產(chǎn)生干涉的問題逗爹，可以很方便地從刀桿的兩側(cè)更換刀片，高精度的刀片和牢固的刀座設(shè)計保證了高的重復定位精度嚎于。MINCUT是伊斯卡最新研發(fā)的刀具掘而，既可用于車削，也可用于銑削于购，小規(guī)格刀具卻具有高剛性袍睡，可應用于多主軸機床或者是加工中心上。

第二肋僧，對加工效率要求高斑胜。對于醫(yī)療器械而言，最看重的就是加工效率嫌吠，也就是加工節(jié)拍止潘，要求在最短的時間內(nèi)，能夠更換刀片居兆。伊斯卡的MULTI-MASTER變形金剛可換刀頭系列覆山，只需要幾秒鐘就可換上不同的銑刀頭∧嗥埽快換刀頭的理念福互，對加工節(jié)拍具有很好的保證。此外厨刷，要求刀具的壽命要盡可能的穩(wěn)定鹉鉴、盡可能的長。應盡可能采用高品質(zhì)的刀具糙枚，兼具涂層彪选、刃口、斷屑槽型檐伞、刀具結(jié)構(gòu)形式的整體配合的剂现。這樣，才能保證機床24小時運轉(zhuǎn)切拳，才能以非常高的生產(chǎn)效率與市場上其他的競爭對手進行競爭茁臀，從而取得競爭優(yōu)勢。

第三孽倒，從工件本身來說堆因，與其他機械零部件有著很大的區(qū)別。植入人體的醫(yī)療器械首先要求表面光潔度非常好救鲤，精度非常高久窟，不能有任何偏差秩冈，這就需要刀具從刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計到刀片涂層的設(shè)計都要滿足很高的加工要求。此外斥扛，還包括刀片的重復定位精度入问，在保證效率提高的同時不能忽視高質(zhì)量的要求。

4.完整的解決方案

伊斯卡深入分析了醫(yī)學器械工業(yè)植入物的特點稀颁，以提高這些非常關(guān)鍵的元件的加工性队他。因此，伊斯卡也設(shè)計制作特制刀具峻村、刀片以及卷屑槽以加工鈦合金Ti6Al4V并獲取此特別領(lǐng)域所需的高精度的公差值。為配合此類零件制造商采用他們已有的生產(chǎn)設(shè)備锡凝，伊斯卡也提供特制刀具以滿足不同應用粘昨。

伊斯卡研制的帶鋒利切削刃的整體硬質(zhì)合金立銑刀可用于凹型零件的加工并免除毛刺。這些立銑刀能在半精加工及精加工中窜锯，實現(xiàn)最大0.01mm余量的拋光銑张肾。我們也研發(fā)同時應用于加工鈦合金及不銹鋼的刀具——基于超細晶粒基體進行PVD涂層悄贴，實現(xiàn)了高切削速度+高進給的高速加工悟唆。銑刀直徑小，編程中可采用偏斜加工策略诈绷，其優(yōu)點是可獲得刀具外徑上的切削速度拗辜，排屑流暢，切削區(qū)域接觸面積下怒央，切削熱更低烤眉。

伊斯卡的研發(fā)部門發(fā)現(xiàn)，車削應用在醫(yī)學器械工業(yè)中项请，刀片牌號抑或卷屑槽都需要改進烦盛。為滿足用戶需求，伊斯卡研制了高品質(zhì)的磨制刀片肚轴，諸如VCET紧邑、DCET、CCET等稠还，刀片槽型為WF伞缺。伊斯卡的先進生產(chǎn)技術(shù)保障了此類改進刀片帶有拋光的卷屑槽，以實現(xiàn)半精加工及精加工的出色表面質(zhì)量惜姐。在某些特殊應用中犁跪，伊斯卡可提供帶MD卷屑槽的VCGT刀片，以獲取高表面質(zhì)量歹袁。伊斯卡的JET-CUT系列切斷刀坷衍，刀片寬度3mm和4mm，加工表面質(zhì)量高，刀具壽命長枫耳。源于伊斯卡的信念——升級無極限乏矾，伊斯卡已研制出基于TANG-GRIP系列的HP高壓冷卻系統(tǒng)刀具。

采用經(jīng)過實踐證明過的工藝及刀具和驗證過的切削參數(shù)可以更及時地面對市場推出的醫(yī)療器械零部件零部件加工迁杨∽晷模基于多年在醫(yī)療器械行業(yè)的經(jīng)驗，伊斯卡還推出了醫(yī)療器械行業(yè)的刀具套盒铅协，配合DMG機床捷沸，共同為客戶提供交鑰匙工程。

伊斯卡正是看到了醫(yī)療機械這個巨大的發(fā)展前景狐史，投入了大量的人力和物力痒给，來研發(fā)醫(yī)療器械加工專用刀具。伊斯卡在總部成立了專門的醫(yī)療器械研發(fā)部門近振，有7名專業(yè)的工程師從事方案的設(shè)計红狗，他們有著豐富的經(jīng)驗，從事醫(yī)療器械加工刀具的研究都超過了12年暴遂。

目前暂呈，用于醫(yī)療器械行業(yè)的刀具在伊斯卡刀具產(chǎn)品中的比重約為6%～7%，預計在今后2～3年粘伊，這個比重將會上升到10%～12%辜辰。

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