无论是传统加工还是混合工艺，医疗制造都需要机器制造商和工具制造商保持警惕
Marubeni Citizen 的 L2000 系统显示为 IPG 300/3000w QCW单位切割 0.035” (0.889 mm) 316 不锈钢。将保持一定角度的激光器与公司的九轴瑞士式机床相结合，可以切割槽、齿、六棱等。在加工当今精密调整的医疗部件时，速度——更不用说刀具寿命和自动化 — 至关重要。
医疗加工从模具设计到成品的不断改进不仅需要能够处理范围广泛的塑料和金属材料，而且还需要实现可预测的结果——尤其是在面对严复” /p>
最大限度地延长刀具寿命和零件质量
为了在保持刀具寿命的同时加工与接骨螺钉中的六棱一样小的医疗零件和特征，Tsugami/Rem Sales LLC（温莎，康涅狄格州）配备了Tsugami/Rem Sales 的瑞士产品经理 Derek Briggs 说，其产品组合中有几款机器配备了定制的四倍速装置。
瑞士式机器上的标准主轴通常以 6000 到 8000 rpm 的速度旋转动力工具。 “当您进行精细曲面加工和五轴轮廓加工、雕刻或蚀刻时，您需要极高的转速，因为工具非常小；您通常使用 0.125″ [3.175 mm] 或更小的球头立铣刀进行精细轮廓加工，并且正在切削g 在这些类型的操作中居中。您需要非常高的主轴速度，才能将表面进尺保持在可接受的水平，以延长刀具寿命并满足表面光洁度要求。”
Tsugami 的解决方案是一种使用齿轮减速器的附件，可将主轴速度最多提高四倍，而无需对主轴电机征税以达到最佳速度，例如 20,000 rpm。 Tsugami/Rem Sales 甚至可以集成 NSK America 制造的高速主轴，并以高达 80,000 rpm 的速度运行。
大多数瑞士式车床使用齿轮系，当电机驱动时，可同时运行三个或四个主轴已打开，布里格斯说。只有一个带有减速齿轮的模块化主轴比其他主轴运行得更快，“你不会对其他主轴征税。对于如今医疗市场越来越需要的精细表面加工和小型五轴加工，获得更高的主轴速度是件好事。”
虽然标准的螺纹旋风铣附件肯定可以完成job，如果一台机器整天专门用于生产接骨螺钉，制造商应该考虑要求使用陶瓷轴承，而不是更标准的钢制滚柱轴承。使用陶瓷轴承，操作员可以比钢轴承更紧地预紧，加强系统并保持最大主轴速度。陶瓷轴承在切割接骨螺钉时可以抑制非常细微的谐波和振动，还可以带走较高转速下的热量，从而更好地散热。
极品飞车
山特维克可乐满的 Inveio 涂层具有沿一个方向排列的晶体，可延长刀具寿命并减少刀片磨损。除了最大限度地提高主轴速度外，Tsugami/Rem Sales 还致力于引入更多快速-将功能更改为瑞士加工。公司提供动力工具附件Briggs 指出，带有可拆卸头的 ts 和组合工具板可让操作员取出螺丝、卸下整个 ER 夹头组件或工具盒、在机器外设置工具高度并安装预先准备好的备件 — 所有这些都在 30 秒内完成。
Tsugami/Rem Sales 还在为其转塔式机床开发可快速更换的转塔刀架，此外还有用于面铣、角铣和螺纹旋风铣附件的模块化刀具设置。 “这些刀柄旨在帮助减少可能导致机器崩溃或工具损坏的操作员错误。这也可以在机床外使用 Zoller 或其他预设夹具完成。”
枪钻应用提供了改进进给和速度的案例研究。
当 Tsugami/Rem销售需要创建高频眼部肿瘤切除设备，规格具有挑战性：该设备必须长 5 英寸（127 毫米），并一直钻有 0.06 英寸（1.52 毫米）的孔。它采用了高M4 Sciences 的频率脉动 TriboMAM 系统可以完成这项工作。
该装置由定制钛制成，类似于真空，只能吸出肿瘤，而不是其他软组织，Briggs 解释说。通常，枪钻每转只能进给不到十分之一英寸；集成 TriboMAM 的速度提高了四倍，“因为该工具的振动将切屑破碎成非常小的碎片，高压冷却液将它们从孔中抽出。”总而言之，原本需要几分钟的过程完成速度提高了 75%。
另一项创新，低频振动 (LFV) 伺服系统技术“是加工坚硬材料的最大进步之一用于医疗组件生产，”Marubeni Citizen-Cincom Inc.（新泽西州艾伦代尔）的配件销售展示经理 Jim Cepican 说。 LFV 提高了刀具寿命、切屑控制和难加工材料的加工。
MCC 的 LCepican 指出，系列机器“被我们合作的大多数医疗制造商使用”，因为它们具有更快的处理速度和增强的编程能力。 “轴的数量增加了，包括制造更复杂的医疗组件所必需的 B 轴。”
区域销售经理 Glen Crews 补充说，L12 在医疗市场上特别畅销。 “该机床尺寸小，主轴转速高，非常适合加工微型医疗器械部件。我们所有的机器还提供选件，以减小主轴尺寸，使材料处理更容易。”
已经开发出更快的主轴，用于交叉加工和端部钻孔，可与机器的标准主轴互换，Crews 补充道。 “由于采用齿轮驱动，与许多制造商使用的电动或气动主轴相比，它们能够以更高的扭矩获得更高的主轴速度。”
Spindle Savvy
最终，使用合适的独立电动或气动驱动主轴对于优化当今医疗应用的进给和速度至关重要，NSK 美国工业销售经理 Michael Gabris 说公司（伊利诺伊州霍夫曼庄园）。
“您的铣床可能有 20,000 rpm，但如果您有 0.01 英寸 [0.254 毫米] 直径的钻头，您将无法获得这样的速度你需要正确地运行它，”他指出。 “您可能很容易损坏刀具。”
事实上，0.005″（0.127 毫米）正成为整体硬质合金立铣刀和钻头的标准直径，NSK 产品经理 Mike Shea 补充道。 “如果你想以 200 sfm 的速度运行，如果你正确运行它，那大约是 76,000 rpm，”他解释道。 “即使 [工具] 制造商建议以 100 sfm 的速度运行，您的转速仍然略低于 40,000 rpm。我们的主轴满足加工微型和纳米应用的需要
当 NSK 主轴出厂时，保证其跳动小于 1 μm，Gabris 说。 NSK 还制造自己的精密夹头，精确到三到五微米，并在所有高速主轴上提供制造成本高昂的陶瓷轴承。
无论是安装在新机器上还是改装在旧机器上，“我们的主轴完成所有工作，”Gabris 说。 Shea 补充说，操作员“必须锁定主轴并为我们的主轴运行电动和空气，或者如果是气动的则只运行空气”。 “主轴不旋转，因此机器主轴没有磨损。我们的主轴没有齿轮。通过向它们施加少量空气进行冷却和吹扫，可以 24/7 全天候运行，而不会出现热增长或谐波问题。这在持续高产的情况下是理想的。”
相反，如果仅使用带齿轮的调速器头，调速器应在 20 o他建议，使用 30 分钟以消散齿轮中的热量。
推进工具
山特维克可乐满 CoroMill 316 刀尖. CoroMill 316 可换头铣削系统经过改进，具有更大的切削深度，特别适用于生产支撑植入物的膝托。山特维克可乐满 (Sandvik Coromant)（新泽西州费尔劳恩）的医疗部件材料范围从塑料到钴铬合金再到钛在过去的几年里，它的工具有了很大的发展。
“是的，它是关于更快地生产零件和保持公差，”小型零件加工产品经理 Patrick Loughney 说，“但它也与可预测性有关的工艺和刀具。”
例如，对于车削刀片，“我们的 Inveio 极大地改变了我们的技术涂层创新，”他指出，这允许更坚固的基材、更精确的边缘处理和一种新的涂层应用方式。
“我们发现，旧工艺中涂层中的晶体是随机的，以他们只是保护插入物，”他解释道。 “现在我们能够将这些晶体在一个方向上对齐，以提供更好的刀具寿命和刀片磨损。”这样可以减少对机器的调整，并提供对稳定加工过程至关重要的可预测刀具寿命。他说，嵌件成型后，边缘准备工作达到微米公差。
“我们修改了我们的工具以执行不同的医疗功能，”他继续说道。 “我们的医用镗杆专为生产膝关节和髋关节的袖口而制造。”
同时，CoroMill 316 可换头铣削系统经过改进，具有更大的切削深度，尤其适用于生产膝关节托盘日
山特维克可乐满还为聚醚醚酮等医用塑料制造了特殊的车削刀片。 Loughney 解释说：“大多数刀片在顶部经过喷砂处理，因此塑料不会粘住。”
10 月，一种专门为医疗和航空航天应用中的耐热材料制造的新型钻头将成为公司一年两次的产品的一部分新产品发布。
然而，山特维克可乐满的最大障碍是螺纹旋风铣刀片。 “大多数情况下，接骨螺钉具有特殊的螺纹形式，”拉夫尼指出。 “似乎每个拿出接骨螺钉的医生都有自己的标志性螺纹形式。所以我们不能只卖标准的刀片；它们都必须经过特殊设计。我们必须根据具体情况灵活地磨削这些刀片。”
丝锥上的激光
当仅靠传统加工无法满足需求时，添加一个或更多激光工艺的改进大大提高了制造能力。
例如，Tsugami/Rem Sales 的 LaserSwiss 机床生产线是为医疗行业创建的。 LaserSwiss 在一台机器上结合了传统的 CNC Swiss 车削和激光切割，Tsugami LaserSwiss 的营销经理 Tina Carnelli 解释道。 “这意味着医疗制造商可以通过一种设置和一个零件程序生产复杂的医疗零件，例如支架，”她说。 “我们最近在 LaserSwiss 机器上添加了第二个用于焊接的激光头，以便在一台机器上有效地结合三种操作。”
在 Marubeni Citizen-Cincom，“在我们的机器上引入激光切割和焊接是我们所做的最重要的修改之一，”区域销售经理 Rich Kuhn 说。 “在同一台机器上进行机械加工和激光切割的能力对减少生产部件所需的操作数量有重大影响。添加一个自动化和激光焊接为我们的医疗客户提供了更多选择，以解决一些不断增长的高公差要求。”
当然，一段时间以来，激光一直是一种独立的医疗制造解决方案。例如，Trumpf Inc.（康涅狄格州法明顿）的行业经理 Salay Quaranta 表示，Trumpf 的产品组合被医疗设备制造商广泛使用，从激光焊接和精细切割应用到增材制造和用于可追溯性的激光打标。
她补充说，增材制造或 3D 打印为 Trumpf 提供了无数机会。 “使用我们的 TruPrint 1000 构建各种牙冠、牙桥和 RPD 使制造商能够在板上生成最小的单批次零件和系列。借助多激光选项，产量可以提高多达 80%，同时仍保持处理客户订单的灵活性。即使是复杂的形状也可以快速、轻松地从 CAD 设计转换为具有顶级质量的 3D 金属部件。”
在处理金属基逐层粉末时，正是这种设计灵活性使激光有别于传统加工床生产。
“通过利用 3D 打印设计技术，制造商或实验室可以制造出接近最终形状的产品，”Quaranta 说。 “与传统机加工相比，废料很少，而且冶金工艺良好。制造商可以利用这些平台构建各种组件，从植入物和牙冠到脚手架和结构，适用于许多应用。”
二次操作实现更多自动化
严格的法规管理各个方面医疗组件生产以及确保稳定、可预测过程的需要似乎使其成为自动化的理想选择。然而，根据山特维克可乐满的 Loughney 的说法，这种严格的监督提出了一个难题。一旦一个过程是确定后，改变起来可能极其困难，而且太费时间或成本效益太低——即使材料或工艺创新正在酝酿之中。
“我们看到医疗制造领域的自动化程度越来越高，但大多数是在不受控制的二次操作上，比如从锻件上打磨闸门，”他说。 “我们看到更新的东西，例如自动化生产的髋关节柄。”
由于医疗组件通常是批量生产并频繁更换，因此问责制和可追溯性至关重要，他继续说道。 “自动化这样的事情有点困难。但它正在改变；系统和软件正在改进，以便更好地进行跟踪。”
关于另一个趋势，即工业 4.0 的持续推动，机器制造商正在以众多创新作为回应。
应要求，Rem Sales将 Tsugami Swiss 机器与 FANUC 机器人集成，用于装载和 uBriggs 说，加载零件、用于过程中测量的 Keyence 视觉系统和用于动态自动偏移调整的自动补偿。 “我们用机器人从机器的传送带上拉下一个零件，对其进行定位并将其放入测量设备上的夹具中。如果任何测量尺寸超出公差，Caron Engineering AutoComp 系统将在机器运行时自动进行补偿，机器人会将不良部件放入单独的容器中，以确保不会将不良部件与良好部件混在一起。”
对于今天的客户，“我们不能简单地提供一台机器来加工零件，”MCC 的 Cepican 解释道。 “我们必须提供完整的处理系统。这包括高科技自动化系统。” MCC 设计了多种自动装卸系统，例如，将毛坯零件装入机器以激光焊接到已加工部件的系统。
已添加Star CNC Machine Tool Corp.（纽约州罗斯林高地）总经理 George Bursac 说：“自动化已经成为医疗制造的一部分已有一段时间了，并且正在根据新要求进行扩展。”他说，虽然接骨螺钉、牙科植入物、手术器械和其他与这些产品相关的医疗组件“保持不变，没有太多变化”，但“我们的团队正在应对制造公司可能需要的任何新挑战。”
