技術前沿:如何在南京CNC加工中心精確制作醫(yī)用零件？
看各種醫(yī)療零部件。它們的形狀多種多樣。每個部分都有獨特的形狀，幾乎一樣。還有很多種材料，如鐵、銅、鋁，以及各種非金屬材料，如橡膠、塑料、陶瓷、其他復合材料等等。很多人都覺得很奇怪:金屬、塑料等是用什么樣的工藝方法制造出來的？分成不同形狀的部分？
世界上有那么多不同形狀的醫(yī)療零件，它們是如何制成的？-工匠加工
其實這涉及到一個非常復雜的學科:醫(yī)療制造技術。這些零件是醫(yī)用制造過程的一部分，稱為醫(yī)用零件的制造過程。從原材料到零件，第一步就是做零件毛坯。常用的醫(yī)用零件毛坯類型有鑄件、鍛件、沖壓件、焊接件和粉末冶金件，所以醫(yī)用零件的加工工藝有鑄造、鍛造、沖壓、焊接、粉末冶金、塑料成型等。下面分別介紹。
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1.鑄造:鑄造是將熔融的金屬液體澆注到模具的型腔中，待其凝固冷卻后，獲得具有一定形狀的零件或零件毛坯的一種成型方法。用鑄造成型方法獲得的毛坯或零件稱為鑄件。按鑄造工藝分類，大致可分為兩大類:砂型鑄造(90%)和特種鑄造(壓力鑄造、低壓鑄造、金屬型鑄造、離心鑄造等。)，可以根據零件的材質、形狀、性能合理選擇。
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是醫(yī)療制造過程中最常用的毛坯制作方法。車重中約10%的零件是通過鑄造獲得的。對于各種形狀復雜、用其他方法難以成形的零件，以及各種要求耐磨、承壓、減振、價格低廉的零件，只能用鑄造工藝生產零件毛坯。如缸體、缸蓋、活塞、活塞環(huán)、缸套、進排氣支管、變速箱、轉向器殼、后輪軸殼、制動鼓、各種支架等。鑄件一般要放置一段時間以消除內應力，這叫時效處理。
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醫(yī)用鑄件的主要特點是壁薄、形狀復雜、重量輕、可靠性好、尺寸精度高、批量生產規(guī)模大。并且可以使用多種材料，如鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、鑄銅等。鑄鐵還可分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和合金鑄鐵等。隨著鑄造技術的不斷發(fā)展，鑄件的應用范圍不斷擴大。比如過去用鍛造技術制造的曲軸、連桿、齒輪等零件，逐漸被鑄件取代。下圖是醫(yī)用發(fā)動機曲軸的鑄造工藝流程圖。
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2.鍛造:鍛造是利用金屬材料的塑性，借助外力(壓力設備)和加工模具的作用，使坯料或鑄錠部分或全部變形，形成所需形狀、尺寸和一定組織性能的鍛件的加工方法。根據工具和模具的排列，可分為自由鍛、模鍛和模鍛。按加工溫度可分為熱鍛、溫鍛、冷鍛和等溫鍛造。
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鍛造是醫(yī)療零件制造過程中的另一種常見方式。鍛件鍛造后可獲得連續(xù)均勻的金屬纖維組織，因此鍛件具有良好的力學性能，常用于受力復雜的重要鋼件。鍛件是材料塑性變形的結果，所以鍛件晶粒細小，沒有鑄件的粗大組織和內部缺陷。因此，一些要求高強度、耐沖擊、耐疲勞的重要零件多為鍛造毛坯，如各種齒輪、各種軸、凸輪軸、連桿、懸架上下臂、轉向節(jié)、轉向節(jié)臂等。其主要缺點是難以獲得復雜的形狀，尤其是一些具有復雜型腔的零件。
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3.沖壓:沖壓技術是一種先進的金屬加工方法，它是基于金屬的塑性變形。在常溫條件下，金屬板材在沖壓模具中被切斷或成形，以獲得具有一定形狀、尺寸和性能的零件。因為鈑金沖壓的坯料厚度一般小于4mm，一般是在常溫下沖壓，所以也叫冷沖壓。沖壓件一般通過落料、拉延、切邊、沖孔、復合落料、彎曲、復合扣合等幾道工序沖壓成規(guī)定的形狀。
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沖壓技術廣泛應用于醫(yī)療行業(yè)。醫(yī)用車身上的覆蓋件、結構件等全金屬薄殼結構，以及構成醫(yī)用車身的零件，基本都是通過沖壓工藝生產的。具有生產率高、操作簡單、易于實現(xiàn)機械化和自動化、質量穩(wěn)定、無需后期機械加工、能加工形狀復雜的零件、沖壓件表面質量好、冷沖壓不改變材料的機械性能等特點。它的缺點是不能加工較厚的材料。醫(yī)用沖壓用的模具技術性很強，世界上只有少數幾個國家能生產?，F(xiàn)在國內大部分車企使用進口模具，少數公司使用國產模具和沖壓設備。
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4.焊接:焊接是兩塊金屬局部加熱或同時加熱加壓，有或沒有填充物的一種加工方法。其特點是能以小尺度、小尺度、小尺度制造重型、復雜的機器零件，能把不同形狀、大小的不同材料和毛坯連接成一個不可分割的整體，使材料的性能得到充分發(fā)揮。
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在醫(yī)療裝配過程中，焊接占有很大的比重。有一種工藝叫焊接工藝，就是把沖壓件焊接起來形成一個醫(yī)療體，很多零件也是焊接在一起的。在醫(yī)療制造中，專用自動焊機和弧焊機器人工作站應用廣泛，焊接方法有點焊、釬焊、激光焊接等。其中激光焊接是最先進的，在一些車輛上已經得到了廣泛的應用，所以這種車輛的車身強度比較高。
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5.粉末冶金粉末冶金是將金屬粉末，或金屬與非金屬粉末的混合物，通過成型和燒結，凝固成具有一定形狀的金屬制品的技術。其產品統(tǒng)稱為粉末冶金零件或燒結零件。隨著醫(yī)療零件的高強度、高精度和低成本，越來越多的粉末冶金零件被用于醫(yī)療，如醫(yī)療發(fā)動機的氣門座、皮帶輪、粉末冶金鏈輪和連桿等。
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6.非金屬材料成型工藝:醫(yī)療中有大量的橡膠、塑料、陶瓷等復合材料，如保險杠、車門內襯、工作臺、密封條、油箱等。它們是如何制造和成型的？這涉及到非金屬材料的成型工藝。一般來說，有注射成型、壓縮成型、注射成型、擠出成型、中空吹塑成型、熱成型壓延成型、澆鑄成型、玻璃纖維熱固性塑料低壓成型、旋轉成型(旋轉成型)、發(fā)泡成型、快速成型等方式。
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這樣處理的醫(yī)用零件可以直接裝車使用嗎？其實不是的。這樣得到的零件只能稱為醫(yī)用零件毛坯，并不是真正的零件。表面還是很粗糙，尺寸精度達不到要求。一些醫(yī)用零件的尺寸精度甚至以微米來衡量，如活塞、曲軸、連桿等。此外，切割、鉆孔、切割電線等。因此有必要進一步加工它們以獲得足夠的精度和表面粗糙度。醫(yī)用零件是通過車削、刨削、銑削、鉆孔、鏜孔、磨削等加工而成的。整個加工過程也非常精密，零件可以加工到要求的尺寸精度。
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除了機械加工方法外，還有一些零件，由于其高硬度、高強度、高脆性或高熔點等特點，很難用普通機械加工，如硬質合金、鈦合金、淬火工具鋼、玻璃、陶瓷等。還有一些表面形狀非常復雜的零件，很難通過進一步的機械加工進行精密加工。在這種情況下，就需要一些特殊的處理方法，稱為特殊處理。常用的方法包括電火花加工、電化學加工、超聲波加工、離子束加工、電子束加工、激光加工等。另外，發(fā)動機氣缸內壁經激光處理后，可以獲得更高的硬度，延長發(fā)動機的使用壽命。
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機械加工完成后，醫(yī)療零件需要經過最后一個階段，也就是熱處理。所謂熱處理，就是對固態(tài)金屬進行再加熱、保溫或冷卻，以改變其組織結構，滿足使用或加工要求的一種生產方法。它不改變金屬的化學成分，而是改變工件內部的顯微組織或工件表面的化學成分來賦予或改善工件的使用性能。包括四個基本過程:退火、正火、淬火和回火。此外，還有一些零件需要進行表面熱處理、調質熱處理或化學處理，如齒輪表面滲碳、曲軸表面滲氮等，既要使零件表面有足夠的硬度，又要使零件心部有足夠的韌性。但這樣的曲軸是不允許磨削修復的，否則會很快斷裂。
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南京CNC制造的產品包括醫(yī)療手術中使用的各種手術器械，如套管針(皮膚穿刺器)、骨鉆、鋸等。使用CNC加工時，零件通常用3至5軸銑削或用可移動刀具CNC車床車削。用于制造醫(yī)療部件的最常見的機器類型包括CNC銑床、車床、鉆床和計算機化銑床?？煽啃院透哔|量是醫(yī)療零件加工的重中之重，因此醫(yī)療器械行業(yè)對專業(yè)精密工具提出了新的要求。難加工的材料、復雜的工件形狀和頻繁的CNC小批量生產對加工專業(yè)醫(yī)療設備所用的刀具提出了很高的要求。主要表現(xiàn)在:
1.南京對CNC機床的要求更高。
瑞士自動車床、多軸機床、旋轉工作臺等先進的醫(yī)療設備，與通常的加工中心、車床完全不同。它們的尺寸非常小，結構非常緊湊。要符合這個要求，刀具的結構也需要有特殊的設計，要求刀具的尺寸要小，同時要保證刀具的剛性。
2.南京對CNC加工效率要求很高。
對于醫(yī)療器械來說，最重要的是加工效率，也就是加工節(jié)奏。要求能夠在最短的時間內更換刀片。
3.從工件本身來說，它與其他機械零件有很大的不同；植入人體的醫(yī)療器械首先要表現(xiàn)出非常好的光潔度，非常高的精度，不能有偏差，這就要求刀片結構的設計和刀片涂層的設計必須滿足很高的加工要求。
4、南京CNC加工要求:
微米級的公差在醫(yī)療行業(yè)非常普遍，選擇合適的工具需要敏銳的洞察力和豐富的經驗。一方面，即使在鉆小孔時，也需要使用潤滑劑來減少摩擦，可靠地散熱和處理刀刃處的細小鐵屑；另一方面，在生產尖端醫(yī)療器械(無毛刺)時，需要使用鋒利光滑的切割工具來獲得高質量的表面。
原文鏈接：南京CNC加工http://m.depontis.com/cn/info_15.aspx?itemid=625
