用“精密刀具”扞卫生命安全

    医疗器械零件的加工离不开刀具的应用。为了满足医疗器械零件的加工需求，刀具行业也是频频出新，不管是在材质、设计、还是理念上都有不同程度的提高与突破。刀具行业的成熟给医疗行业带来了很多的便利。
   
    瓦尔特：挑战难加工材料加工
   
    微米范围内的公差在医疗行业很常见，选择正确的刀具需要敏锐的洞察力和丰富的经验。一方面，即使钻削小孔也需要使用润滑剂减小摩擦，可靠地散热和处理刀刃处的细铁屑；另一方面，在生产尖端医疗器械（无毛刺）时需要使用锋利且运转平稳的切削刀具以获得高质量的表面。常用切削工具是高速钢钻头或整体硬质合金钻头。德国瓦尔特集团的瓦尔特-蒂泰克斯（Walter Titex）钻头针对如钛、不锈钢、贵金属甚至复合材料等难加工材料进行加工，该系列产品加工中心孔的标准尺寸为0.05~46mm，内冷式钻头的直径可达0.75mm。 铣削和钻孔—牙齿修复作为一项标准，瓦尔特集团的瓦尔特-普瑞特（Walter Prototyp）产品Protostar系列整体硬质合金刀具的直径范围为0.3~20mm。普瑞特生产工厂位于德国，是医疗行业的知名供应商。其丝锥和螺纹铣刀主要用于加工钛合金，比如接骨螺钉或关节，直径为1.6mm的螺纹铣刀也可用于生产牙齿修复产品。
   
    Protostar Ti40 整硬立铣刀
    Protostar Ti40 整硬立铣刀
   
    制造移植产品的车刀
   
    虽然瓦尔特（Walter）很早就涉足医疗行业，但产品的经典应用主要集中于部分对精度要求极高的小尺寸医疗器具（如接骨螺钉和植入管）。可转位硬质合金刀片WSM10、WSM20和WSM30主要用于多轴机床。“老虎刀片”Tiger-tec?涂层和微晶基体为加工工艺提供了最大稳定性，耐热Al2O3涂层具有最大的耐高温硬度和抗磨损度，此外，锐利的切削刃确保了产品无毛刺和无积屑瘤。由于钛是医疗行业中频繁加工的材料之一，所以新的几何形状NFT、NMT和NRT被用于加工钛。NFT用于精加工，NMT用于中等精度加工，NRT用于粗加工，这些刀片可利用刀具系统（如瓦尔特刀杆XLDE）进行简单组合，以便用户操作。
   
    定制复合刀具方案节省时间和金钱
   
    一家公司要想立足于竞争激烈的国际化大舞台，就必须以低成本生产出高质量的产品。对于移植产品（一般由高合金钢、钛或钛合金制成）而言，特殊的材料以及复杂的工件几何形状对产品的精确性提出了很大的挑战。
   
    针对某些加工，以前可能需要三把标准刀具，但现在只需要一把复合刀具，以一道工序代替以往的三道工序，从而节省了时间和成本。比如，加工1,500个工件，每一工件节约2min，就可以节约50h的机器工时。这种复合刀具方案的缺点是并不在通用刀具样本中体现。而瓦尔特公司提出的“CATexpress”定制非标刀具的服务，则与常规的非标服务不同，其交货期可从以往的6-8周减少到14天。该服务以一个特殊的软件程序为基础，当用户连接到英特网并输入了所有信息（如应用信息或机床类型）后，系统便会输出一个包含需要参数的订单记录。公司在收到订单之后，可以在最短的时间内开始生产所需的非标刀具。
   
    山特维克可乐满：完善医疗小零件加工
   
    一些切削刀具概念使医疗行业的小零件加工更为高效，并且大幅提升了生产效率。尤其是用于小零件加工的纵切机床得到进一步发展，也带动了切削刀具不断推陈出新，由此便可提供最大化机床利用率所需的高性能。某些切削刀具领域已提升到新的性能水平—螺纹旋风铣和采用高压冷却（HPC）功能的车削就是两个突出的例子。
   
    螺纹旋风铣
    高精度的螺纹旋风铣
   
    螺纹旋风铣
   
    医疗行业的供应商通常会面临这种情况，大批量生产高性能金属材料的细长螺钉（如接骨螺钉）的加工量在日益增加，并且螺纹旋风铣也是已确立的加工方法。该工序的固有稳定性使其非常适合大批量生产和加工要求苛刻的金属材料。然而，旋风铣可采用更为坚固的切削刃，这样就为推出耐磨性更高的新刀具材料提供了更多可能性。
   
    其益处是刀具使用寿命相当长，这意味着缩短了生产时的机床停机时间。另外，切削刃的刃线韧性得到改善，使切削刃更加锋利，切削时也更安全。在其他加工领域合理利用这些技术进步，并开发出适合小零件旋风铣的特殊可转位刀片和刀具，巩固了制造医疗零件的经济优势。
   
    刀片技术的不断发展为改进切削刃提供了更大空间，从而可以充分利用螺纹旋风铣加工方法的诸多好处。例如，采用涂层硬质合金刀片可获得更长且更易预测的刀具寿命，并且能够应用更高的切削速度。这就导致了更高的零件产出，并且公差和表面光洁度具有一致性。新刀片材质（比如具有PVD/TiAlN涂层的材质）具有独特的薄涂层，与刀片基体的附着力极佳。对于螺纹旋风铣各种工件材料（比如接骨螺钉所采用的金属材料）时所需的锋利切削刃而言，这种材质已被证明非常有利。
   
    螺纹旋风铣时，操作安全性和刀具夹持对于确保更高的加工性能也同样至关重要。刀具精度决定了刀片定位、刀片磨制的质量以及每次正确定位刀片时的便利性和可靠性。新开发的用于螺纹旋风铣刀具的刀片夹紧概念改进了切削刃的定位精度和加工安全性，并且使得在机床上换刀变得更轻松快捷。
   
    目前，螺纹旋风铣刀具应包括专门开发的精磨刀片和半成品，并且应兼容于大多数类型和构造的滑动刀架主轴。尽管大批量生产拥有完善的工艺流程，但满足更高的生产及新零件需求还需要新的加工技术，如螺纹旋风铣中更先进的刀具环概念。
   
    采用高压冷却系统
   
    采用高压冷却系统代替传统的切削区冷却液具有诸多加工优势。引入这种辅助切削手段可采用标准刀具，以及内冷的做法。在加工切屑控制要求严格的材料时（如超合金和低碳钢），这种方案的最大优势在于改进了加工性能和排屑。
   
    目前在进行小零件加工时可应用新的加工概念，将高压冷却液直接准确地喷射到切削区。此类解决方案兼具精确定向的冷却液喷射和刀柄夹紧简单安全的特点。这对加工要求苛刻的材料开辟了一个全新的视角，尤其是在纵切机床上，成组的小刀具位于非常狭窄的空间内，换刀和装夹难度大，也非常耗时。而在具备刀具定位与锁定功能以及配有冷却液连接器的机床上，采用新的刀具夹持系统可以同时改善加工和换刀能力。
   
    具有高压冷却（HPC）功能的车削刀具通常有三个喷嘴，能够精确地将冷却液射流输送到刀片上恰当的位置。冷却液会影响切削区所产生热量的分布情况、刀具磨损量、切屑的实际成形方式以及附着在切削刃上的工件材料的粘结程度。冷却液喷射通过在切屑与刀片前刀面之间形成的所谓的“液压楔”，便可有效地缩短刀屑接触长度。在机床中实现良好的切屑控制有助于确保安全的无人值守生产以及机加工零件的公差和表面光洁度水平，并由此提高生产效率。
   
    在适合小零件加工的机床上，应用高压冷却系统能够快速简单地实现换刀。仅需一颗螺钉和一个用于将刀柄固定在刀具座中的弹簧压紧楔块，即可通过夹紧和松开刀柄实现上述操作。在安装刀柄和更换时，可实现既精确又安全的切削刃定位。再结合刀柄中有内冷以及刀柄与刀座之间简单、安全的冷却液接头，由此使无故障切削难以加工的长切屑材料成为加工医疗行业小零件时能够普遍采用的切削方法。