瑞士GF阿奇夏米爾集團(tuán)作為世界工模具及精密零件加工行業(yè)的系統(tǒng)供應(yīng)商，始終將開發(fā)醫(yī)療領(lǐng)域的精密加工技術(shù)作為重點(diǎn)的應(yīng)用發(fā)展領(lǐng)域，開發(fā)了適合醫(yī)療加工應(yīng)用的高速高性能加工中心和放電加工機(jī)床以及相關(guān)的工藝應(yīng)用技術(shù)，大大提高了相關(guān)零件的加工質(zhì)量和加工效率，因此GF阿奇夏米爾成為了醫(yī)療技術(shù)加工領(lǐng)域世界范圍內(nèi)*流的加工設(shè)備供應(yīng)商，其產(chǎn)品在世界各地的著名醫(yī)療器械加工企業(yè)都有應(yīng)用。

　　目前，國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速的骨科植入物的加工是GF阿奇夏米爾機(jī)床的一個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。骨科植入物多采用鈦合金或不銹鋼，主要零件有接骨板、人工關(guān)節(jié)、骨釘以及輔助工具*等。本文將以接骨板、*和膝關(guān)節(jié)骨墊的加工為例來說明采用高速高性能銑削加工中心加工醫(yī)療器械零件的優(yōu)勢(shì)以及GF阿奇夏米爾和中國(guó)的醫(yī)療行業(yè)用戶一起開發(fā)優(yōu)化加工工藝的過程。

圖1 接骨板多采用鈦合金材料

　　接骨板多采用鈦合金材料（圖1），分為不同的規(guī)格尺寸，每種尺寸有一定的批量要求，因此屬于多品種中小批量生產(chǎn)，對(duì)加工效率和設(shè)備的加工柔性要求很高。接骨板的表面形狀為3D曲面，在3D曲面上分布著多個(gè)通孔。由于孔中心線與曲面的法線重合，因此各個(gè)孔中心互相不平行，如果采用傳統(tǒng)加工方法，在普通3軸立式加工中心上采用多次定位加工，效率低，精度一致性差，而且夾具復(fù)雜。采用GF阿奇夏米爾專為小型精密零件加工推出的MIKRON UCP600 Vario 5軸高速加工中心，配置20000r/min高速電主軸來進(jìn)行加工，通過工作臺(tái)擺動(dòng)定位，可以在工件一次裝卡的情況下完成整個(gè)加工，節(jié)省了大量的裝卡時(shí)間，提高了工件的精度一致性。

　　然而用戶在加工中發(fā)現(xiàn)，雖然加工效率大大提高，但是仍未能達(dá)到的狀態(tài)。客戶希望使用夾具一次裝卡多個(gè)工件加工，但是發(fā)現(xiàn)在多個(gè)工件加工時(shí)刀具與工作臺(tái)有干涉。GF阿奇夏米爾中國(guó)的應(yīng)用工程師對(duì)用戶的工藝進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)干涉問題是由于用戶設(shè)計(jì)的夾具高度太低，建議將夾具增高80mm，這樣可以同時(shí)裝卡4個(gè)工件，而且可以使用普通長(zhǎng)度的刀柄，既增加了效率又降低了刀具采購成本。工程師同時(shí)建議將原來的粗加工鉆孔工藝改為用球頭銑刀插補(bǔ)銑孔，這樣將客戶原有的11把刀、13次換刀減少到8把刀、8次換刀。僅僅由于裝卡方案改進(jìn)和換刀次數(shù)減少，平均在每個(gè)工件上的時(shí)間就減少了2.4min，同時(shí)由于一次裝卡4 個(gè)工件，還節(jié)省了C 軸B軸旋轉(zhuǎn)定位的時(shí)間大概每件1.5min。再加上優(yōu)化工藝所節(jié)省的時(shí)間，單個(gè)零件的加工時(shí)間從原來的24分40秒縮短到18分30秒，效率提高25%，用戶非常滿意。

圖2 MIKRON UCP 600 Vario RTT 5軸聯(lián)動(dòng)加工中心

　　*作為骨科手術(shù)的重要工具，形狀復(fù)雜而且材料硬度大，需要用5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床來加工。對(duì)于長(zhǎng)*，由于形狀細(xì)長(zhǎng)，如果采用普通5軸機(jī)床立式裝卡，加工時(shí)力臂太長(zhǎng)，而且為了避免干涉需要采用較長(zhǎng)的刀具，加工剛性很差，振動(dòng)很大。

　　GF阿奇夏米爾的MIKRON UCP 600 Vario RTT 是采用扭矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的5軸聯(lián)動(dòng)高速加工中心（圖2），大的工作臺(tái)擺動(dòng)范圍和20000r/min的高速電主軸保證了*復(fù)雜形狀的加工。該機(jī)床集成了自動(dòng)尾座系統(tǒng)，可以兩端夾持工件，工作臺(tái)擺動(dòng)到水平位置進(jìn)行加工。而且專為5軸回轉(zhuǎn)類零件設(shè)計(jì)的工作臺(tái)面尺寸適中，避免了刀具干涉，可以選擇正常長(zhǎng)度的刀具。同時(shí)尾座*的壓力可根據(jù)不同零件而調(diào)節(jié)，保證了裝卡的穩(wěn)定性，加工中的振動(dòng)明顯減少，因而可以達(dá)到高質(zhì)量的加工效果。

膝關(guān)節(jié)骨墊采用高分子聚乙烯材料，3D輪廓曲面，對(duì)表面質(zhì)量的要求較高

　　膝關(guān)節(jié)骨墊采用高分子聚乙烯材料，3D輪廓曲面，對(duì)表面質(zhì)量的要求較高。這種材料非常適合采用高速銑削，可以采用大吃刀量高轉(zhuǎn)速加工，不僅提高加工效率，而且大大提高表面質(zhì)量。采用GF阿奇夏米爾MIKRON HSM 500高速銑削立式加工中心，配置42000r/min高速電主軸，采用粗、精加工整體硬質(zhì)合金立銑刀各一把，精加工采用滿轉(zhuǎn)速（42000r/min）進(jìn)行加工，整個(gè)加工僅用時(shí)23min，表面粗糙度可達(dá)到Ra0.4μm。

　　通過以上加工實(shí)例可以看出，采用*的加工設(shè)備和應(yīng)用技術(shù)，可以大大提高醫(yī)療領(lǐng)域關(guān)鍵零件的加工質(zhì)量和加工效率。由于醫(yī)療領(lǐng)域零件的多品種中小批量的生產(chǎn)特點(diǎn)，在選擇機(jī)床時(shí)一定要充分考慮其加工靈活性和工藝的適應(yīng)性。而且供應(yīng)商的應(yīng)用技術(shù)實(shí)力也不容小覷，有些用戶采購了著名品牌的機(jī)床卻發(fā)揮不了很好的效用，主要的原因之一是廠家的應(yīng)用支持不夠，越是復(fù)雜的機(jī)床設(shè)備越是需要強(qiáng)有力的應(yīng)用支持。