17-4 PH Нержавеющая Сталь Медицинская CNC Обработка | Надежные 5-осевые Детали Хирургических Инструментов для Позвоночника
Услуги CNC-обработки для изготовления нестандартных металлических компонентов. Высокоточное фрезерование и точение обеспечивают жесткие допуски, гладкую поверхность и надежное производство для промышленных и инженерных применений.
Request a Quote
Enter the quantity you need and add to your quote list for pricing inquiries.
Product Details
5-осевая CNC-обработка хирургического инструмента из нержавеющей стали 17-4 PH:
В Flow Wing Metal мы специализируемся на CNC-обработке для высокоточных медицинских устройств, аэрокосмических компонентов и промышленных деталей. Наш опыт в 5-осевой CNC-обработке позволяет нам производить сложные монолитные детали с жесткими допусками, минимизируя сборку и повышая надежность.
CNC-оборудование в Flow Wing Metal:
Наш механический цех оснащен рядом CNC-станков для обработки различных геометрий деталей, объемов и допусков.
Клиент: OS Medical (сертифицирован по ISO 13485, Германия)
Отрасль: Медицинские изделия (спинальная хирургия)
Задача: OS Medical требовался инструмент для редукции винтового стержня педикулярного винта, используемый в малоинвазивной хирургии позвоночника. Деталь (общая длина 150 мм, максимальный диаметр 12 мм)
включала:
Сложную эргономичную рукоятку с поднутренными канавками для пальцев.
Дистальную “редукционную вкладку” с точным прямоугольным пазом 2,5 мм × 3 мм (допуск ±0,01 мм).
Канализированный (полый) вал с внутренним сквозным отверстием 2,0 мм.
Храповой интерфейс зацепления, требующий радиуса впадины 0,15 мм (острый внутренний угол невозможен при использовании стандартных концевых фрез со сферическим концом).
Первоначальная задача:
Ранее инструмент изготавливался как сборка из 3 компонентов (рукоятка обрабатывалась отдельно, вал с протянутым пазом, храповой элемент приваривался на место).
Это приводило к:
Высокой стоимости сборочных работ.
Слабым местам сварного шва (потенциальная щелевая коррозия после стерилизации).
Непостоянному позиционированию паза (±0,08 мм между партиями), что приводило к плохой посадке инструмента во время операции.
Сроку поставки 8 недель.
Запрос OS:
Цельный, бесшовный, монолитный инструмент, обработанный из нержавеющей стали 17-4 PH (дисперсионно-твердеющая, высокая прочность, коррозионная стойкость), с:
Отсутствием необходимости в сборке.
Допуском паза ±0,01 мм (половина предыдущего допуска).
Внутренним храповым элементом с радиусами впадины 0,15 мм (EDM или 5-осевая обработка).
Сроком поставки ≤ 4 недели для 200 единиц.
Реализация Flow Wing Metal:
Шаг 1: Выбор материала и подготовка к CNC-обработке
Материал: Пруток из нержавеющей стали 17-4 PH, состояние A (аустенизированный отжиг – мягче для обработки), затем дисперсионное твердение до состояния H900 после обработки (предел текучести ≥ 1170 МПа / 170 ksi).
Размер прутка: Заготовки диаметром 16 мм × длиной 250 мм.
Сертификация: Материал прослеживается по ASTM A564 с заводскими сертификатами испытаний (MTR) и проверкой биосовместимости (ISO 10993-5, отсутствие цитотоксичности).
Шаг 2: CNC-программирование и симуляция
CAM-программное обеспечение: Mastercam 2024 с модулем одновременной 5-осевой обработки.
Станок: DMG MORI DMU 65 (5-осевой обрабатывающий центр со шпинделем 20 000 об/мин, держателем инструмента HSK63, подачей СОЖ через шпиндель при 70 бар / 1000 PSI).
Зажимное приспособление: Специальные мягкие губки с приспособлением типа «ласточкин хвост», обеспечивающим доступ с 5 сторон.
Траектории инструмента:
Черновая обработка: Высокоэффективное динамическое фрезерование (трохоидальные траектории) с 10-мм 5-зубой твердосплавной концевой фрезой.
Получистовая обработка: 6-мм концевая фреза со сферическим концом (высота гребешка 0,02 мм).
Чистовая обработка (канавки/паз): 1,5-мм миниатюрная твердосплавная концевая фреза (7-зубая, с удлиненной шейкой).
Храповой элемент: 0,5-мм коническая концевая фреза со сферическим концом (запрограммированный радиус угла 0,15 мм).
Внутреннее сквозное отверстие: Глубокое сверление (диаметр 2,0 мм, глубина 120 мм – соотношение L/D 60:1) с последующей обработкой твердосплавной разверткой.
Шаг 3: Процесс обработки (одновременная 5-осевая CNC-обработка)
Операция Инструмент Параметры Результат:
- Торцевание и точение наружного диаметра Пластина CNMG 432 (точение) 200 SFM, 0,1 мм/об Диаметр 15,8 мм
- Сверление центрового отверстия 1,8-мм твердосплавное сверло 4500 об/мин, 0,025 мм/об Пилотное отверстие
- Глубокое сверление сквозного отверстия 2,0-мм пушечное сверло (с подачей СОЖ) 8000 об/мин, 0,02 мм/об 2,0 мм +0,00/0,02 мм
- Динамическая черновая обработка 10-мм концевая фреза 8000 об/мин, 2000 мм/мин Удалено 80% материала
- 5-осевая чистовая обработка рукоятки 6-мм концевая фреза со сферическим концом 12 000 об/мин, 1500 мм/мин Поверхность рукоятки Ra 0,8 мкм
- Прямоугольный паз (редукционная вкладка) 1,5-мм концевая фреза (7-зубая) 18 000 об/мин, 400 мм/мин 2,5 мм × 3,0 мм ±0,008 мм
- Храповой элемент 0,5-мм коническая фреза со сферическим концом (радиус 0,15 мм) 22 000 об/мин, 200 мм/мин Сохранен радиус впадины 0,15 мм
- Чистовое развертывание сквозного отверстия 2,0-мм твердосплавная развертка 2000 об/мин, 0,1 мм/об 2,0 мм +0,005/0,000 мм
Шаг 4: Постобработка: термообработка и финишная отделка
Термообработка: Дисперсионное твердение до H900 (480°C / 900°F в течение 1 часа, охлаждение на воздухе). Достигнутая твердость: 44 HRC (цель 43–46 HRC).
Финишная обработка поверхности:
Электрополировка: 30 минут в электролитической ванне для удаления слоя 0,01 мм, в результате чего получается яркая, гладкая (Ra ≤ 0,2 мкм) и пассивированная поверхность. Это устранило все заусенцы от инструмента для храповика 0,5 мм.
Пассивация: Последующая ванна с лимонной кислотой для восстановления оксида хрома (согласно ASTM A967).
Контроль:
КИМ (Координатно-измерительная машина) для полной 5-осевой размерной инспекции.
Система технического зрения для проверки радиуса впадины храповика 0,15 мм.
Оптический компаратор для контроля допуска паза.
Профилометр шероховатости поверхности (достигнуто Ra 0,18 мкм).
| Требование | Заданное | Flow Wing Результат | Пройден/Не пройден |
| Материал | 17-4 PH H900 | 17-4 PH H900 (44 HRC) | Пройден |
| Допуск паза | ±0,010 мм | ±0,006 мм (Cpk 1,8) | Пройден |
| Диаметр сквозного отверстия | 2,0 мм +0,01/0,00 мм | В среднем 2,003 мм | Пройден |
| Радиус впадины храповика | ≤ 0,18 мм радиус | Радиус 0,152 мм | Пройден |
| Чистота поверхности (функциональная) | Ra ≤ 0,4 мкм | Ra 0,18 мкм (электрополированная) | Пройден |
| Срок поставки (200 единиц) | 4 недели | 3,5 недели | Пройден |
| Стоимость единицы (по сравнению с 3-компонентной сборкой) | ≤ 25% | Снижение на 38% | Пройден |
Обработка с ЧПУ Результат:
Экономия средств: Снижение стоимости единицы на 38% по сравнению с предыдущей 3-компонентной сборкой ($48 → $30 за инструмент).
Сокращение срока поставки: С 8 недель до 3,5 недель для 200 единиц (от завода до готовности к стерилизации).
Улучшение качества:Допуск позиционирования паза ±0,006 мм по сравнению с предыдущим ±0,08 мм (в 13 раз точнее). Никаких переделок или брака в производственной партии.
Надежность: Ноль отказов в полевых условиях за 24 месяца (более 3500 хирургических применений). Нет щелевой коррозии, нет трещин сварного шва (сварных швов нет), а электрополированная поверхность очищается быстрее при стерильной обработке.
Клинический отзыв: “Цельный инструмент кажется более прочным, фиксирует педикулярный винт без люфта, а эргономичная рукоятка примерно на 40% снизила утомляемость руки хирурга”. – Ведущий спинальный хирург, Университетская больница Мюнхена
Отзыв клиента:
“Flow Wing Metal превратила трехкомпонентную сварную сборку в монолитное изделие, выполненное на 5-осевом станке с ЧПУ. Внутренний угол 0,15 мм на храповом механизме, достигнутый с помощью концевой фрезы 0,5 мм, — вот почему мы выбрали их среди пяти других цехов ЧПУ. Они понимают медицинское качество.”
