Китай: Прецизионная CNC-обработка титанового сплава, пластина для фиксации переломов, производство медицинских имплантатов. Пример из практики

Как специалист по прецизионной обработке, я поделюсь нашим недавним кейсом обработки пластин для фиксации переломов из титанового сплава. Эта партия изделий предназначена для хирургии фиксации переломов челюстно-лицевой области, требуя чрезвычайно высоких требований к точности и строгих стандартов биосовместимости. С помощью 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ мы добились однократной обработки сложных криволинейных поверхностей, предоставив надежные решения для производства медицинских имплантатов.

Обрабатываемые в этот раз пластины для фиксации переломов из титанового сплава используются для восстановления переломов нижней челюсти со следующими конкретными требованиями:

• Спецификации материала: титановый сплав TC4 (Ti6Al4V) в соответствии со стандартами GB/T13810 и ISO5832-3, требующий полных сертификатов на материал
• Размерные характеристики: длина пластины 8,5 см, ширина 1,2 см, толщина 0,3 см, содержащая 12 отверстий для винтов с допуском на расстояние между отверстиями, контролируемым в пределах ±0,05 мм
• Требования к поверхности: шероховатость поверхности Ra≤0,8μм, без следов от инструмента или заусенцев, фаска по краю менее 0,1 мм
• Особые требования: Должна идеально соответствовать анатомической кривизне челюстной кости пациента с погрешностью менее 0,1 мм
• Срок поставки: Выполнение от получения CAD-модели до поставки готового изделия в течение 72 часов

Основываясь на характеристиках и требованиях к детали, мы разработали следующее решение по обработке:

Планирование маршрута обработки:

• Используйте 5-осевой высокоскоростной обрабатывающий центр JDGR400T для выполнения всех процессов за одну установку
• Примите стратегию из трех этапов «черновая обработка-получистовая обработка-чистовая обработка», резервируя припуск на чистовую обработку 0,15 мм
• Выберите специальные инструменты для характеристик титанового сплава: концевая фреза φ6 мм с четырьмя кромками для черновой обработки, шаровая концевая фреза φ2 мм для чистовой обработки

Конструкция приспособления:

• Разработайте специальные вакуумные приспособления для предотвращения деформации тонкостенных деталей во время обработки
• Примите модульную систему позиционирования, поддерживающую быструю смену при серийном производстве

Оптимизация параметров:

• Скорость шпинделя: 8000 об/мин для черновой обработки, 12000 об/мин для чистовой обработки
• Скорость подачи: 1500 мм/мин для черновой обработки, 800 мм/мин для чистовой обработки
• Глубина резания: 0,3 мм для черновой обработки, 0,05 мм для чистовой обработки

Контрольные точки качества:

• Система онлайн-измерений в режиме реального времени контролирует критические размеры
• Полный размерный контроль каждого изделия с помощью КИМ
• 100% контроль с помощью тестера шероховатости поверхности

Во время выполнения обработки мы внедрили строгие меры контроля качества:

Мониторинг процесса обработки:

• Используйте прецизионный инструмент для установки инструмента, чтобы обеспечить точную компенсацию длины и диаметра инструмента
• Мониторинг изменений силы резания в режиме реального времени для предотвращения чрезмерного износа инструмента
• Используйте специальную смазочно-охлаждающую жидкость для титанового сплава во время обработки, контролируя температуру на уровне 25±5°C

Процесс контроля качества:

• Комплексный контроль первого изделия: используйте КИМ для проверки всех положений отверстий и размеров контура
• Частота патрульного контроля: отбор проб ключевых размеров каждые 5 обработанных изделий
• Стандарт окончательного контроля: 100% контроль в соответствии со стандартами имплантатов медицинских устройств

Запись решения проблем:

• Обнаружены небольшие следы вибрации на поверхности 3-го изделия: решено путем регулировки скорости шпинделя с 12000 об/мин до 10000 об/мин и увеличения скорости подачи до 1000 мм/мин
• Отклонение перпендикулярности отверстия для винта: оптимизирован процесс сверления, используя метод сверления с надрезами, выполненный в три этапа

Документация:

• Полные записи параметров обработки и данных контроля для каждого изделия
• Предоставьте полный комплект документов, включая сертификаты на материалы, отчеты о процессе обработки, отчеты о контроле

Эта задача обработки достигла значительных результатов:

Результаты обработки данных:

• Процент соответствия размеров: 100% (все 12 изделий соответствуют требованиям чертежа)
• Шероховатость поверхности: достигнуто Ra0,6-0,7μм, лучше, чем требование заказчика Ra0,8μм
• Срок поставки: завершено на 8 часов раньше срока, фактический цикл обработки 64 часа

Отзывы клиентов:

• Хирургическая бригада сообщила о идеальной посадке между фиксирующей пластиной и челюстной костью пациента, не требующей интраоперационной корректировки
• Врачи особенно оценили точность отверстий для винтов, обеспечивающую направленную точность имплантации винтов
• Согласованность в пределах партии признана, изменение размеров среди 12 изделий менее 0,02 мм

Постоянное улучшение:

• Основываясь на этом опыте, оптимизированы шаблоны параметров обработки для тонкостенных деталей из титанового сплава
• Улучшена конструкция вакуумного приспособления, сокращено время настройки на 30%

Благодаря этому кейсу мы подтвердили преимущества 5-осевых обрабатывающих центров с ЧПУ в производстве медицинских имплантатов. Ключевые факторы успеха обработки пластин для фиксации переломов из титанового сплава включают:

• Оптимизация процесса: Разумный выбор инструмента и соответствие параметров резания характеристикам титанового сплава
• Инновации в приспособлениях: Специальные вакуумные приспособления, обеспечивающие стабильность при обработке тонкостенных деталей
• Контроль качества: Мониторинг всего процесса, обеспечивающий точность размеров и качество поверхности
• Сотрудничество команды: Тесная координация между звеньями программирования, эксплуатации и контроля качества

Эта способность к прецизионной обработке особенно подходит для производства персонализированных медицинских имплантатов, обеспечивая быстрое производство соответствующих фиксирующих пластин на основе данных КТ пациента. В будущем мы будем и дальше интегрировать технологии 3D-печати и обработки с ЧПУ, чтобы предоставить более комплексные производственные решения для медицинской области.