8 wichtige Taktiken für die medizinische Präzisionsbearbeitung

Erfahren Sie die bevorzugten Techniken für die Bearbeitung von Titan, Kobalt-Chrom und Edelstahllegierungen auf Nickelbasis in medizinischer Qualität.

Knochenschrauben, Befestigungsplatten, Hüft- und Knieimplantate – dies sind nur einige der schwierigen medizinischen Teile, mit denen manche Maschinisten täglich konfrontiert sind. Die Geometrien sind nicht nur komplex und die Toleranzen eng, auch die Metalle in diesen Komponenten können selbst den ehrgeizigsten Maschinisten dazu bringen, Überstunden zu bereuen.

Leider werden die Dinge nicht einfacher. Medizinunternehmen und ihre metallurgischen Partner entwickeln ständig neue und innovative Materialien, darunter Ti-6Al-4V ELI (extra-low interstitials), Phynox und MP35N, zusammen mit einer ganzen Reihe von proprietären Legierungen.

Die meisten dieser Materialien fallen in die Kategorie der hitzebeständigen Superlegierungen (HRSA). Übersetzung:Diese Metalle sind in einem Rückgrat genauso zu Hause wie in einem rotglühenden Gasturbinenauspuff.

Schneidwerkzeuge verschleißen schnell und Kerben in der Tiefe der Schnittlinie sind üblich. Aufbauschneidenbildung (BUE) – ein Metallklumpen, der an der Oberseite des Werkzeugs haftet und normalerweise die Schneidkante absplittert, wenn sie abbricht – ist ebenfalls ein häufiges Problem.

Hersteller von Schneidwerkzeugen stellen sich der medizinischen Herausforderung

Die gute Nachricht ist, dass die Hersteller von Schneidwerkzeugen mit diesen zermürbenden Anforderungen Schritt halten. Durch die Entwicklung mutiger neuer Wendeschneidplattengeometrien, zäher Hartmetallsorten und superschmierender Beschichtungen sollten Maschinisten in der Lage sein, selbst die kämpferischsten Metalle zu zähmen. Natürlich gehört zu einer erfolgreichen HRSA-Bearbeitung mehr als gutes Hartmetall.

Maschinisten müssen auch solide Bearbeitungspraktiken und richtig programmierte Werkzeugwege anwenden. Hier sind die wichtigsten Techniken für eine effektive Metallentfernung bei der Arbeit mit medizinischen Legierungen:

1. Bleiben Sie scharf und verwenden Sie eine PVD-Beschichtung für Ihre Werkzeuge .

In der Regel funktionieren scharfe, PVD-beschichtete Werkzeuge am besten über die gesamte Bandbreite medizinischer Superlegierungen hinweg. Geben Sie sich nicht mit Allzweck-Hartmetallsorten oder -beschichtungen zufrieden. Die Anbieter von Schneidwerkzeugen haben für jedes medizinische Material spezielle Qualitäten entwickelt, die Sie nutzen sollten, insbesondere bei lang andauernden oder sich wiederholenden Aufträgen.

Nehmen Sie sich Zeit für einige Testschnitte an jedem neuen Material. Bringen Sie Ihre Lieferanten vor Ort mit, um dabei zu helfen, und befolgen Sie deren Ratschläge. Entwickeln Sie vor allem einen vorhersehbaren Prozess:Es ist viel besser, vorzeitige Werkzeugwechsel zu planen, als zu warten, bis sie brechen, das Werkstück verletzen, die Werkzeugmaschine beschädigen oder ihren Bediener verletzen.

2. Gehen Sie aggressiv mit Schnittgeschwindigkeit und Vorschub um, um die Aufbauschneidenbildung zu reduzieren .

Wenn Wendeschneidplatten nicht so lange halten, wie wir möchten, neigen viele von uns dazu, die Schnittgeschwindigkeit zu verringern oder den Vorschub zu drosseln. Dies könnte genau das Gegenteil von dem sein, was benötigt wird.

In der Regel empfehlen Anbieter von Zerspanungswerkzeugen ein aggressives Vorgehen, wenn die Bearbeitungsvorgänge nicht gut laufen. Das liegt daran, dass ein stärkerer Druck auf das Werkzeug oft die Spanbildung verbessert und höhere Spindeldrehzahlen mehr Wärme in den Schnitt bringen, wodurch BUE reduziert wird.

3. Vermeiden Sie es, mit Taktiken wie Trochoidalfräsen tief zu schneiden.

Geringe Schnitttiefen bei höheren Vorschüben sind in der Regel effektiver als herkömmliche „Zerspanungs“-Ansätze zur Metallentfernung.

Trochoidale Werkzeugwege mit Eingriff über die gesamte Länge (Z-Achse) werden bevorzugt. Bogen in und aus dem Schnitt, wann immer möglich. Vermeiden Sie es, das Werkzeug in der Ecke zu vergraben. Sie werden erkennen, dass ein Problem vorliegt, da die Maschine verzweifelt aufstöhnt.

Programmieren Sie einen Radius, der etwas größer als der des Werkzeugs ist, und kommen Sie mit einem kleineren Werkzeug zurück, um die Ecken herauszupicken. Stellen Sie sicher, dass Sie die Chips aus dem Weg räumen. Wenn Sie das knirschende Geräusch hören, das beim Nachschneiden entsteht, ist es an der Zeit, nach einem abgebrochenen oder gebrochenen Werkzeug zu suchen.

4. Bleiben Sie treu (und starr) mit dem Setup für medizinische Anwendungen .

Starre Setups sind immer ein Kinderspiel, sind aber bei schwierigen Materialien doppelt wichtig. Vermeiden Sie Werkzeugauslauf, indem Sie Spannzangen- und Seitenverriegelungs-Werkzeughalter zugunsten von Schrumpf- oder Hydraulikhaltern aufgeben.

Halten Sie die Werkzeuge so kurz wie möglich und versuchen Sie, mechanische Schraubstöcke und Spannfutter durch ihre hydraulischen Verwandten zu ersetzen. Verjüngen Sie die Spannbacken leicht und verwenden Sie scharfkantige Schraubstockbacken, um den Halt zu erhöhen. (Selbst die kleinste Bewegung beim Zerspanen eines Blocks aus Kobalt-Chrom oder Titan kann zu einem schlechten Schnitt führen.)

Denken Sie daran, dass Werkzeughalter alle paar Jahre und bei starker Beanspruchung häufiger ausgetauscht werden sollten.

5. Gehen Sie positiv mit Ihrem Führungswinkel um.

Die meisten PVD-beschichteten und präzisionsgeschliffenen Werkzeuge haben „scharfe“ Schneidkanten. Toll, aber auch ein positiver Anstellwinkel am Werkzeug ist von Vorteil – etwa die unbenutzte Seite eines 80-Grad-Diamanten oder einer runden Wendeschneidplatte, falls möglich. Dadurch wird die Einkerbung der Schnittiefe reduziert, aber es zwingt Sie oft dazu, mit einem Werkzeug zurückzukreisen, das in der Lage ist, den Eckwinkel zu bearbeiten. Dennoch könnte es sich lohnen, besonders beim Drehen von superharten Nickellegierungen oder „Triple 5“-Titan.

6. Bleiben Sie cool und pflegen Sie diese Schneidkühlmittel.

Es ist eine traurige Tatsache, aber einige Geschäfte vernachlässigen ihre Schneidflüssigkeiten. Sie könnten damit durchkommen, wenn Sie Aluminium oder Baustahl schneiden (obwohl es selbst dann nicht ratsam ist). Bei Metallen mit hohem Chrom-, Nickel- oder Kobaltgehalt führt ermüdete Schneidflüssigkeit zu einer schlechten Standzeit und unvorhersehbaren Ergebnissen.

Jede CNC-Werkzeugmaschine sollte mit einem Skimmer zum Entfernen von Fremdölen ausgestattet sein. Kühlschmierstoffe sollten regelmäßig auf die richtige Konzentration und den richtigen pH-Wert überprüft werden.

Wenn Ihr Geschäft keinen Sumpfsauger besitzt, ist es an der Zeit, sich einen anzuschauen. Es reduziert nicht nur die mit der Sumpfreinigung verbundenen Ausfallzeiten, sondern senkt auch die Recyclingkosten. Ziehen Sie auch eine zusätzliche Investition in Betracht:Hochdruck-Schneidflüssigkeit und Filtration. Mit Hochdruck-Kühlmittel geht alles besser.

7. Suchen Sie nach Alternativen zur Verwendung von Wendeschneidplatten aus beschichtetem Hartmetall .

Wenn Sie mit beschichtetem Hartmetall zu kämpfen haben, ist es vielleicht an der Zeit, „nackt zu gehen“. Unbeschichtete Wendeschneidplatten erzielen bei Superlegierungen oft bessere Ergebnisse, insbesondere bei Schlichtschnitten.

Probieren Sie auch Keramik aus. Viele dieser Wendeschneidplatten haben verstärkte „Whisker“ aus Siliziumkarbid und bieten zehnmal höhere Schnittgeschwindigkeiten als Hartmetall. Lassen Sie sie immer trocken laufen und verwenden Sie niemals Keramik mit Titan, da die beiden chemisch reagieren.

8. Teilen Sie Ihre Best Practices für Superlegierungen.

Führen Sie gute Aufzeichnungen darüber, was funktioniert und was nicht – und teilen Sie Ihr Wissen mit Ihren Kollegen. Die medizinische Präzisionsbearbeitung ist eine wichtige Arbeit, und Werkstätten, die darin erfolgreich sind, können problemlos ebenso anspruchsvolle Arbeiten in der Luft- und Raumfahrt bewältigen.

Geben Sie es an:Lassen Sie Ihre Werkzeuge nach, wenn ein Einsatz nicht so lange hält, wie Sie möchten? Teile deine Erfahrung.