小型医療機器部品の CNC 加工は、非常に複雑で技術的に要求の高いプロセスです。これには、高精度の設備と技術が必要なだけでなく、材料の特殊性、設計の合理性、プロセスパラメータの最適化、および厳格な品質管理の考慮が必要です。この記事では、そんな悩みを抱えたときの対処法や対処法について解説していきます。
コンテンツ
1.設計と開発の課題
2.高精度と精度の要件
3.重要な課題
4.工具の摩耗とエラーの制御
5.プロセスパラメータの最適化
6.誤差の制御と測定
1.設計と開発の課題
医療機器の設計と開発は、その成功にとって重要な段階です。不適切に設計された医療機器は規制要件を満たしておらず、市場に出すことができません。したがって、医療部品の CNC 加工プロセスは、製品設計の合理性および実現可能性と密接に統合される必要があります。医療機器製造業界の関連規制や基準を確実に遵守するために、部品加工業者は医療機器製造許可や品質マネジメントシステム認証などの必要な認証を取得する必要があります。
2.高精度と精度の要件
人工股関節置換術や膝関節インプラントなどの生体インプラントを製造する場合、非常に高い加工精度と精度が要求されます。たとえ小さな加工エラーであっても、患者の生命と健康に重大な影響を与える可能性があるからです。CNCマシニングセンターは、整形外科医の要求に基づいたCADモデルとリバースエンジニアリング技術により、患者のニーズを満たす部品を正確に製造し、最小公差4μmを実現します。
一般的なCNC装置では加工精度や剛性、振動対策などの要求を満たすことが難しい場合があります。小型部品の形状サイズは通常ミクロンレベルであるため、非常に再現性の高い位置決め精度とモーション制御精度を備えた機器が必要です。小さな部品を加工する場合、小さな振動により表面品質が低下し、寸法が不正確になる可能性があります。小型医療機器部品の CNC 加工では、摩擦や振動を低減するために空気浮上または磁気浮上技術を備えた高速スピンドルを使用する 5 軸工作機械など、高分解能かつ高精度のフィードバック制御システムを備えた CNC 工作機械を選択する必要があります。
3.重要な課題
医療業界では、インプラントが PEEK やチタン合金などの生体適合性材料で作られることが求められています。これらの材料は加工中に過剰な熱を発生する傾向があり、汚染の懸念から冷却剤の使用が許可されないことがよくあります。CNC 工作機械は、これらの困難な材料を処理するためにさまざまな材料と互換性があり、また効果的に熱を制御し、加工中の汚染を回避する必要があります。
小型医療機器部品の CNC 加工には、金属、プラスチック、セラミックなどのさまざまな医療グレードの材料の特性と、CNC 加工におけるパフォーマンスの研究と理解を必要とします。さまざまな材料のニーズに合わせて、適切な切削速度、送り速度、冷却方法など、ターゲットを絞った加工戦略とパラメーターを開発します。
4.工具の摩耗とエラーの制御
CNC で小さな部品を加工する場合、工具の摩耗は加工品質に直接影響します。そのため、加工時の精度や工具の耐久性を確保するには、高度な工具材料やコーティング技術、精密な誤差管理や測定技術が必要となります。立方晶窒化ホウ素 (CBN) や多結晶ダイヤモンド (PCD) などの特別に設計された工具材料を適切な冷却および潤滑技術とともに使用すると、熱の蓄積と工具の摩耗を軽減できます。
小さな医療部品の CNC 加工では、小さな部品の加工用に特別に設計されたマイクロカッターと精密治具を選択して使用します。交換可能なヘッド システムの導入により、さまざまな加工ニーズに適応し、工具交換時間を短縮し、加工の柔軟性を向上させます。
5.プロセスパラメータの最適化
小物部品の加工品質と効率を向上させるには、切削速度、送り速度、切削深さなどの加工パラメータを最適化する必要があります。これらのパラメータは、加工面の品質と寸法精度に直接影響します。
1. 切削速度: 切削速度が高すぎると工具の過熱や摩耗の増加が発生する可能性があり、速度が低すぎると加工効率が低下します。
2. 送り速度：送り速度が速すぎると、切りくず詰まりや加工面の荒れが発生しやすくなります。送り速度が低すぎると加工効率に影響を与えます。
3. 切り込み深さ: 切り込み深さが過度に大きいと、工具の負荷が増加し、工具の摩耗や加工エラーが発生します。
これらのパラメータの最適化は、材料の物理的特性と処理装置の性能に基づいて行う必要があります。実験やシミュレーションを通じてプロセスパラメータを最適化し、最適な切削条件を見つけることができます。
6.誤差の制御と測定
医療用小型部品の特性寸法は非常に小さく、従来の測定方法では要件を満たすことができません。加工品質を確保するには、高精度の光学測定機や三次元測定機（CMM）が必要です。対策としては、加工中の誤差をリアルタイムに監視して補正すること、ワーク検査には高精度測定器を使用すること、必要な誤差を解析して補正することなどが挙げられます。同時に、生産プロセスを継続的に監視し、タイムリーな調整を行うために、統計的プロセス管理 (SPC) およびその他の品質管理手順を導入する必要があります。
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投稿日時: 2024 年 5 月 23 日