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瑞士式机床为加工医疗器械零件提供新机遇 |
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newmaker 来源：MM现代制造 |
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对精确地重复生产医疗器械零件的车间来说，采用最新的加工工艺是十分关键的。其原因之一是由于瑞士式机床的导向套设计，它将精确度和重复精度很好地结合在一起，非常适合于这类零件的加工，它可牢固地支持工件，并可与切削刀具非常接近。
大部分加工车间已经认识到美国的医疗市场可为那些用坚硬材料生产复杂元件的厂商提供新的机遇。统计表明，这一“热门”市场似乎还将继续“火”一段时间。
美国拥有世界上最大和最复杂的医疗器械市场，其2002年的销售总额达到713亿美元，相当于世界医疗市场总销售额的50%。根据“美国医疗器械市场——瑞士公司所面临的新机遇和新挑战”调查报告中说，在过去3年中，这一数字始终以8%的复合年增长率增长。
美国医疗市场之所以如此庞大，其主要原因是因为这个国家的人口已开始步入老龄化。今天，美国超过65岁的老人大约有3500万左右，到2075年的时候，这一年龄段的老人估计将达到6900万。随着需求的不断增加，再加上医疗保健费用的不断上升，医疗行业将成为最吸引生产商们的竞争舞台。
图1 瑞士式机床普遍用于生产这样的医疗器械组件
对精确和重复生产医疗器械零件的车间来说，采用最新的加工工艺技术是十分关键的。由于医疗器械的零件都采用难以加工的材料制造，而且元件的尺寸越来越小，生产这些高精度零件需要复杂的操作和加工，这一切促进了对复杂加工技术的需求。其中一部分原因是由于瑞士式机床的导向套设计，它将精确度和重复精度很好地结合在一起，非常适合于这类零件的加工，它可牢固地支持工件，并可与切削刀具非常接近。
医疗行业中的应用和操作
在医疗行业中有几个部门可由使用瑞士式车削加工工艺的车间提供服务。这些部门包括干涉型心脏病医疗器械（扩张管、导液管和外科手术工具）；整形外科医疗器械（接骨螺钉、植入件和替代关节）；侵入式微型外科手术设备（腹腔镜检查装置）；诊断医疗器械（现场保健测试仪）；创伤护理（骑马钉、缝合铆钉和夹子）；以及牙科植入件和牙科设备（图1）。全球医疗设备市场中的每一个地区市场，都可以达到几十亿美元的销售额。
在瑞士式机床上生产加工普通医疗器械元件具有以下优点：
1.微型加工
小规模加工需要在零件的处理、工具的处理、检验和二次操作等方面做出适当的决策。然而，首先要考虑机床的精度，如果机床缺少精密的定位精度，那么采用最好的刀具也无济于事。另外，将径向跳动误差降低到最小，也是非常重要的。加工标准尺寸零件时可以接受的径向跳动误差在加工微型零件时就未必能够接受。最重要的是，机床的主轴、传感器和导向套等都应使用高精度夹头。
图2 轴扭转振动普遍应用于瑞士式机床，用于生产接骨螺钉，直径大小是很重要的
对于微型零件的钻削和铣削加工来说，采用高频主轴也是非常重要的，这有利于达到所希望的表面粗糙度、精度和刀具寿命。例如，在不锈钢材料上钻削0.005in（1in=25.4mm）的小孔时，要求主轴的转速接近11500r/min。但如果工件的表面带有氮化钛TiN涂层，其表面是非常坚硬的，如常常将陶瓷材料作为无毒性医疗植入件的外层材料使用，在加工这类工件时，机床就要采用高于19000r/min的转速。这些主轴可以用不同的配置方式安装在机床上，以满足特定的要求。
2.内部拉削加工
在进行内部拉削加工时，应使用适当的拉刀，并做好一切准备工作，以便于进一步操作，这一点是非常重要的。这样可防止拉刀的刀尖切屑进入到切削之中，允许拉刀跟随中心线拉动。采用一把小型端铣刀清除工件角落上的材料也是必要的。另外还要根据切屑的大小，也要求进行几道清除毛刺的工序。
3.旋转拉削加工
摇摆式或旋转式拉削加工所采用的拉刀形状类似于其最后加工的形状，但其中间有一道按此要求而磨削加工的间隙。一般来说，拉刀的轴线与工件轴线之间倾斜1。当拉刀旋转时，它会对工件产生压力。1的倾斜角使拉刀的导向刃相对于工件进行“摇摆”运动。如果拉刀的倾斜角为1，那么拉刀的侧边至少也有一个1的间隙角。理想的情况是，拉刀以其切削速度相同的速率推进。例如，直径为0.5in的拉刀，其每转的推进速度应该为0.009in （这一进给率由0.5in×1的正弦确定）。一般来说，摆动式旋转拉刀的切削精度不如冲压拉刀，因此使用什么样的拉刀取决于不同的应用领域。
4.旋转式螺纹加工
这一技术通常使用于在难以加工材料上的特殊螺纹切削，与其他的螺纹加工操作相比，其所受的限制不大。旋转式螺纹加工一般用于长度与直径之比较大的接骨螺钉；较深的高螺旋线锯齿螺纹以及大直径与小直径之间具有极高差度的螺纹。对于生产干净清洁和无毛刺的螺纹而言，采用内径旋转式螺纹加工是非常有效的，不会残留任何切屑。而且，它可将螺纹一直加工到孔底，其加工的螺纹尺寸可小至M1.4（0.055in）。
可替代旋转式螺纹加工的方法还包括模头螺纹加工（不适合于钛金属一类的材料加工）；螺纹铣削加工（要求进行预车削，在某些情况下需采用特殊的刀具和专用支座）；单点车削加工（适合于短螺钉的螺纹加工，加工长螺纹时需增加一个支座）；滚丝加工（要求进行精密的预车削加工，对硬质材料的锯齿螺纹加工效果不好）以及磨削加工（无法在瑞士式机床上加工）。
5.深孔钻削加工
导管式（空心）接骨螺钉具有让骨髓生长的空间。这一特点允许接骨螺钉的导向销钉插入，用于碎骨的固定。许多车间正在购置这类导管备料，因为市场对导管类接骨螺钉的需求正在不断增长。然而，只有当接骨螺钉的价格比较昂贵的时候，库存这类材料才有实际意义。而深孔钻允许车间有效地利用实心棒材加工这些螺钉。采用深孔钻加工具有很高的钻孔质量、较高的工艺可靠性、清除切屑的效果好、偏心度极小，合适的周长与直接的比例。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(3/19/2009) |
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