医学器械工业之钛合金加工
医用零件特别是加工矫形植入物及假体，是小零件加工的一大增长点。原因是，到2050年，全球年龄超过65岁的老人，将增至目前的三倍之多，而这个人群占据了假体植入的最大市场份额。alert Swiss 瑞士自动车床已为此开始准备，ISCAR也不例外。
医学器械工业呈动态增长趋势，也成为刀具增长的一大重要渠道。此增长基于西方及亚洲人群的寿命增长。而外科整形植入市场也促进了医学器械工业的持续增长。制造商们也持续寻觅更佳的车削中心及刀具以提升其竞争优势。
医学器械的加工要求
加工设备需要能加工由难加工材料（如钛合金或不锈钢制成），高精度要求的小而复杂的零件。加工骨头及关节的替代件也相当复杂。由于被加工材料的切削性能差，毛坯通常为棒料，这意味着大量金属需要被去除。因此，一部分零件被铸造成接近成品的形状，但这也增加了麻烦——需要制造复杂而昂贵的夹具。
增加加工复杂性的另一因素是公差范围窄。这无疑推动了加工技术以及解决方案的发展，以提高中小企业加工医用器械的竞争力及生产效率。先进的车削刀具，结合最前沿的合金牌号，革新的几何形体及卷屑槽设计，使得确保加工复杂形状的同时，保障公差范围。
90%的医用器械植入部件由Ti6Al4V钛合金制成。尽管不锈钢也被采用，但钛合金的强度重量比的优势及人体脂肪对其粘附性更佳，使得外科医生更乐于选用钛合金材料的植入物。
源于轻质、高强度及高的生物相容性，钛合金6AL-4V成为医用植入器械的最常用的材料。钛合金植入物与核磁共振及计算机断层扫描成像不相矛盾，不干扰相关操作。钛合金6AL-4V通常用于髋关节、骨螺钉、膝关节、接骨板、种植牙、脊椎连接元件的制作。尽管近年来，钴、铬合金的应用也在增加。
相对于加工钢，加工钛合金的切削力更高。在相同硬度的前提下，钛合金的冶金特性使得其金属切削性更差。
相对于加工常见的含铁合金及铝合金，加工钛合金的难度大多了。设想其为不锈钢，但切屑相对更强韧，进刀、退刀时更易使刀具折断。推荐在高速切削时采用PVD涂层的IC908-IC907-IC1008的，以避免刀具过热。
专业的加工刀具
ISCAR公司传来的好消息是，该公司已研发了一系列的小型刀片以用于钛合金工件的加工。这些刀具的共同特性是非常锋利，抛光或磨制的前刀面具有高的表面光洁度以免除积屑瘤的产生。事实上，大多数的合金牌号为IC908，这是久经验证的用于航空工业钛合金加工的牌号。ISCAR加工钛合金的微小刀具已成系列，包括：非常锋利切削刃、特别的排屑槽、抛光表面的立铣刀；整体硬质合金钻头，最小直径为0.8 mm，P型几何形体；整体硬质合金铰刀，最小直径为1mm，S型几何形体；带WF、MD断屑槽的四种锋利的车刀片；JETCUT切断刀—专业于钛合金切断。
ISCAR深入分析了医学器械工业植入物的特点，以提高这些非常关键的元件的加工性，因此，也设计制作特制刀具，刀片以及卷屑槽以加工钛合金Ti6Al4V并获取此特别领域所需的高精度的公差值。为配合此类零件制造商采用他们已有的生产设备，ISCAR 也提供特制刀具以满足不同应用。
铣削应用：ISCAR研制的带锋利切削刃的整体硬质合金立铣刀可用于凹型零件的加工并免除毛刺。这些立铣刀能在半精加工及精加工中，实现最大0.01mm余量的抛光铣。我们也研发同时应用于加工钛合金及不锈钢的刀具—基于超细颗粒基体进行PVD涂层—实现了高切削速度+高进给的高速加工。
钻削：ISCAR的新式整体硬质合金钻头最小直径0.8mm， 锋利切削刃，P型几何形体，合金牌号IC908。
铰削：ISCAR的新式整体硬质合金铰刀，最小直径1mm，锋利切削刃，S型几何形体，合金牌号IC908。
车削：ISCAR的研发部门发现，车削应用在医学器械工业中，刀片牌号抑或卷屑槽都需要改进。为满足用户需求，ISCAR研制了高品质的磨制刀片，诸如：VCET，DCET，CCET，刀片槽型为WF。ISCAR的先进生产技术保障了此类改进刀片带有抛光的卷屑槽，以实现半精加工及精加工的出色表面质量。在某些特殊应用中，ISCAR可提供带MD卷屑槽的VCGT刀片，以获取高表面质量。
切断：ISCAR的 JET-CUT系列，刀片宽度3mm及4mm，合金牌号IC908，加工表面质量高，刀具寿命长。源于ISCAR的信念——升级无极限，我们已研制出基于TANG-GRIP系列的HP高压冷却系统刀具。
ISCAR关注提供创新的解决方案以使得用户能在此工业领域彰显竞争优势：采用革新的刀具获取高质量的工件并有效缩短加工时间。
专业刀具的巧妙运用
钛合金具有加工硬化的特性。加工过程剪切角大，产生的切屑薄，并在刀具上形成相对小的接触区域。另外，加工过程高的切削力，结合切屑流动时的摩擦力，将综合导致刀具局部切削热过高。而钛合金热传导性差，令得切削热不能很快地传导出去。于是，大量的切削热集中于切削刃及刀具表面。高的切削力，切削热会综合引起月牙洼的产生，并引起刀具的快速失效。
相对低的弹性模量，使得钛合金相对于钢，弹性更佳。因此，应避免切削力过大，以保障工件的反弹小。薄壁件在刀具压力下有变形的趋势，引起震颤，摩擦甚至公差问题。解决问题的关键是保证整个系统的刚性，采用锋利切削刃、正确的几何形体的刀具是非常必要的。另外，钛合金具有在高温下与切削刀具发生化学反应合金化的趋势，其切屑有焊接到刀具表面的趋势。
综上，面对加工小零件的所有的机遇与挑战，采用前沿的刀具，可以大大提升用户的竞争优势。
作者：西部车床，如若转载，请注明出处：https://www.lathe.cc/2023/08/7479.html