Trung Quốc Chiếc máy CNC chính xác Hợp kim titan Phân tích cố định tấm cấy ghép y tế

Là một kỹ thuật viên gia công chính xác, tôi sẽ chia sẻ về trường hợp gia công gần đây của chúng tôi về các tấm cố định gãy xương bằng hợp kim titan. Lô sản phẩm này được thiết kế để phẫu thuật cố định gãy xương hàm mặt, đòi hỏi yêu cầu độ chính xác cực cao và tiêu chuẩn tương thích sinh học nghiêm ngặt. Thông qua các trung tâm gia công CNC 5 trục, chúng tôi đã đạt được quá trình gia công tạo hình một lần các bề mặt cong phức tạp, cung cấp các giải pháp đáng tin cậy cho việc sản xuất cấy ghép y tế.

Các tấm cố định gãy xương bằng hợp kim titan được gia công lần này được sử dụng để sửa chữa gãy xương hàm, với các yêu cầu cụ thể như sau:

• Thông số kỹ thuật vật liệu: Hợp kim titan TC4 (Ti6Al4V) tuân thủ các tiêu chuẩn GB/T13810 và ISO5832-3, yêu cầu chứng chỉ vật liệu đầy đủ
• Đặc điểm kích thước: Chiều dài tấm 8,5cm, rộng 1,2cm, dày 0,3cm, chứa 12 lỗ vít với dung sai khoảng cách lỗ được kiểm soát trong khoảng ±0,05mm
• Yêu cầu bề mặt: Độ nhám bề mặt Ra≤0,8μm, không có dấu dụng cụ hoặc gờ, vát cạnh dưới 0,1mm
• Yêu cầu đặc biệt: Phải phù hợp hoàn hảo với đường cong giải phẫu xương hàm của bệnh nhân với sai số nhỏ hơn 0,1mm
• Thời gian giao hàng: Hoàn thành từ khi nhận mô hình CAD đến khi giao sản phẩm hoàn thiện trong vòng 72 giờ

Dựa trên đặc điểm và yêu cầu của bộ phận, chúng tôi đã phát triển giải pháp gia công sau:

Lập kế hoạch lộ trình quy trình:

• Sử dụng trung tâm gia công tốc độ cao 5 trục JDGR400T để hoàn thành tất cả các quy trình trong một lần thiết lập
• Áp dụng chiến lược ba giai đoạn "gia công thô - bán tinh - tinh", dự trữ phần dư tinh 0,15mm
• Chọn các dụng cụ đặc biệt cho đặc tính hợp kim titan: dao phay ngón bốn cạnh φ6mm để gia công thô, dao phay cầu φ2mm để gia công tinh

Thiết kế đồ gá:

• Thiết kế đồ gá chân không đặc biệt để ngăn ngừa biến dạng của các bộ phận thành mỏng trong quá trình gia công
• Áp dụng hệ thống định vị mô-đun hỗ trợ thay đổi nhanh chóng trong quá trình sản xuất hàng loạt

Tối ưu hóa thông số:

• Tốc độ trục chính: 8000 vòng/phút để gia công thô, 12000 vòng/phút để gia công tinh
• Tốc độ nạp: 1500mm/phút để gia công thô, 800mm/phút để gia công tinh
• Chiều sâu cắt: 0,3mm để gia công thô, 0,05mm để gia công tinh

Điểm kiểm soát chất lượng:

• Hệ thống đo lường trực tuyến theo dõi thời gian thực các kích thước quan trọng
• Kiểm tra toàn bộ kích thước của từng sản phẩm bằng CMM
• Kiểm tra 100% bằng máy đo độ nhám bề mặt

Trong quá trình thực hiện gia công, chúng tôi đã thực hiện các biện pháp kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt:

Giám sát quá trình gia công:

• Sử dụng dụng cụ cài đặt dụng cụ chính xác để đảm bảo bù chiều dài và đường kính dụng cụ chính xác
• Theo dõi thời gian thực các thay đổi lực cắt để ngăn ngừa mài mòn dụng cụ quá mức
• Sử dụng chất lỏng cắt hợp kim titan đặc biệt trong quá trình gia công, kiểm soát nhiệt độ ở 25±5°C

Quy trình kiểm tra chất lượng:

• Kiểm tra toàn diện sản phẩm đầu tiên: Sử dụng CMM để kiểm tra tất cả các vị trí lỗ và kích thước đường bao
• Tần suất kiểm tra tuần tra: Lấy mẫu kích thước chính cứ 5 sản phẩm được gia công
• Tiêu chuẩn kiểm tra cuối cùng: Kiểm tra 100% theo tiêu chuẩn cấy ghép thiết bị y tế

Ghi lại giải quyết vấn đề:

• Phát hiện các vết rung nhẹ trên bề mặt của sản phẩm thứ 3: Giải quyết bằng cách điều chỉnh tốc độ trục chính từ 12000 vòng/phút xuống 10000 vòng/phút và tăng tốc độ nạp lên 1000mm/phút
• Độ lệch độ vuông góc của lỗ vít: Tối ưu hóa quy trình khoan, sử dụng phương pháp khoan mổ hoàn thành trong ba bước

Tài liệu:

• Ghi lại đầy đủ các thông số gia công và dữ liệu kiểm tra cho từng sản phẩm
• Cung cấp đầy đủ bộ tài liệu bao gồm chứng chỉ vật liệu, báo cáo quy trình gia công, báo cáo kiểm tra

Nhiệm vụ gia công này đã đạt được kết quả đáng kể:

Kết quả dữ liệu gia công:

• Tỷ lệ đạt kích thước: 100% (tất cả 12 sản phẩm đáp ứng yêu cầu bản vẽ)
• Độ nhám bề mặt: Đạt Ra0,6-0,7μm, tốt hơn yêu cầu của khách hàng là Ra0,8μm
• Thời gian giao hàng: Hoàn thành sớm hơn 8 giờ so với dự kiến, chu kỳ gia công thực tế 64 giờ

Phản hồi của khách hàng:

• Nhóm phẫu thuật báo cáo sự phù hợp hoàn hảo giữa tấm cố định và xương hàm của bệnh nhân, không cần điều chỉnh trong quá trình phẫu thuật
• Các bác sĩ đặc biệt đánh giá cao độ chính xác của các lỗ vít, đảm bảo độ chính xác định hướng của việc cấy vít
• Tính nhất quán trong lô được công nhận, độ lệch kích thước giữa 12 sản phẩm nhỏ hơn 0,02mm

Cải tiến liên tục:

• Dựa trên kinh nghiệm này, tối ưu hóa các mẫu thông số gia công cho các bộ phận thành mỏng bằng hợp kim titan
• Cải thiện thiết kế đồ gá chân không, giảm thời gian thiết lập xuống 30%

Thông qua trường hợp này, chúng tôi đã xác minh những ưu điểm của các trung tâm gia công CNC 5 trục trong sản xuất cấy ghép y tế. Các yếu tố thành công chính để gia công các tấm cố định gãy xương bằng hợp kim titan bao gồm:

• Tối ưu hóa quy trình: Lựa chọn dụng cụ và thông số cắt hợp lý phù hợp với đặc tính hợp kim titan
• Đổi mới đồ gá: Đồ gá chân không đặc biệt đảm bảo độ ổn định trong quá trình gia công các bộ phận thành mỏng
• Kiểm soát chất lượng: Giám sát toàn bộ quá trình đảm bảo độ chính xác về kích thước và chất lượng bề mặt
• Sự hợp tác của nhóm: Sự phối hợp chặt chẽ giữa các liên kết lập trình, vận hành và kiểm tra chất lượng

Khả năng gia công chính xác này đặc biệt phù hợp với việc sản xuất cấy ghép y tế cá nhân hóa, cho phép sản xuất nhanh chóng các tấm cố định phù hợp dựa trên dữ liệu CT của bệnh nhân. Trong tương lai, chúng tôi sẽ tích hợp hơn nữa công nghệ in 3D và gia công CNC để cung cấp các giải pháp sản xuất toàn diện hơn cho lĩnh vực y tế.