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PEEK椎间融合器加工终极解决方案

来源:peek板材供应商-恒鑫实业    作者:PEEK板材加工
PEEK椎间融合器加工终极解决方案,peek板材供应商恒鑫实业
PEEK又名聚醚醚酮聚合物,是一种强烈的热塑性塑料,即使在高温下也能保持其性能。它是阻燃材料且耐磨损,具有较高的冲击强度,较低的摩擦系数。医用级别的PEEK,除了具有相同的物理性能和生物相容性,还有高耐化学性和不同的消毒方法兼容性。使用X 射线,核磁共振或电脑断层扫描观察时是自然的无线半透明效果。PEEK植入物周围组织和骨骼的痊愈给医生治疗提供了一个一览无遗的观察效果。
PEEK 椎间融合器植骨融合是一种较为实用的融合方式,避免了取自体髂骨带来的问题,在生物力学上保持腰椎生理前凸、提高腰椎生物力学功能,对恢复脊柱稳定性具有积极作用。
国内在PEEK 椎间融合器加工面临的难点
目前, 国内在PEEK 椎间融合器加工上面还存在诸多难点,主要体现在以下几个方面:
一、刚性和柔性,一些大的骨科植入生产厂家都在采用现有的设备加工PEEK 椎间融合器,以纵切机床为主,车削和铣削的的功率及扭矩偏小,由于peek 材料的纤维是增强型的,, 使得其切削加工变得困难,时间甚至需要45 分钟;刀具没有B 轴摆动功能,对一些带有弧面的产品就无能为力了,毕竟人体植入物异型形状为多。
二、毛刺, 加工机床的刚性、柔性、刀具及数控加工程序几个方面不到位就极易产生毛刺现象,许多厂家解决该问题都是靠手工去毛刺解决,人手的敏捷和力量性还是不能和机器相提并论的,PEEK 材料的纤维拉扯特性使得毛刺很难去除,即使去掉又会产生新的毛刺,真是按下葫芦又起了瓢。
三、影像销,影像销是一种由纯钽制成的针状物,一般插入3 根长短不一的针到PEEK 椎间融合器,在X 光射线下现形,便于医生查看植入的位置是否准确,是否起到良好的手术效果。目前的状态那,各厂家都是采用人工插入的方式,造成插入位置不准、弯曲或者针和孔是间隙配合,容易脱落。
上述三个主要问题在瑞士斯达拉格集团旗下的宝美公司加工方案中都得到了终极解决,1960 年成立的宝美公司, 一直致力于高端、精密、复合机床的加工制造,多年来提供了几乎涵盖所有骨科植入、微创等手术器械的加工解决方案,在国内外很多著名厂家都有宝美公司成功合作的案例。本文集中介绍宝美公司在PEEK 椎间融合器加工的终极解决方案。
针对PEEK 椎间融合器加工宝美采用S-191PRM六轴五联动车、铣、插复合加工中心,车削和铣削的的功率都达到15kW, 工件转速6000rpm, 刀具36000rpm, 整体高强度抗震铸铁床身重量超过4t, 带B 轴的五轴联动纳米级插补,直线电机线性轴直接驱动,该机床刚柔并济是加工多品种融合器的理想利器。S-191PRM可以从PEEK 棒材连续加工,不需要水、油冷却,使用冷气喷嘴冷却,直接干式加工,正面装夹就可以完成5面体的加工,利用锋利的刀具和PEEK棒材相对的高速运动,快速的去除材料,用高速的雕铣技术代替慢速铣削,达到减少毛刺的效果。
德国著名刀具厂商开发了PEEK 材料加工专用刀具,主要是使刀具变得更加锋利,配合强大的FANUC 31i A5 数控系统,能使刀具的行进轨迹如手指般灵活,有效的切断PEEK 纤维,避免毛刺产生。即使这样还是有微细的毛刺产生,象绒毛一样,那么宝美是如何解决该问题的呢?别急,我们还有办法,那就是刀库里放一把刷子,需要时主轴抓取该刷子高速旋转去刷融合器表面,就可以把绒毛刷掉,由于刷子也是用PEEK材料制作,所以不会破坏表面光洁度,可以看到如图4 所示,PEEK 椎间融合器的牙槽完全没毛刺。
正面去完毛刺,此时需要插入3根影像销,采用的机内插入的方法,完全不需要人工,我们有独家解决方案。把可以装400 个长短不一的针的针盒放置在背面加工装置上,里面的针放置是有次序的,需要插影像销的时候,打开针合的盖,由气动活塞控制,用特制抓取钳把针抓出,然后摆动B 轴把3 根针插入孔中,插入的位置精确的微米级,有两种方式可控制,一是把针露出端面一点儿,使用铣刀把它铣平;
二是利用抓取钳可转位,使用上面的顶销把针顶到需要的位置。
正面加工完毕后由反面加工单元夹紧融合器、割断,加工,大家可以看到,此时的装夹方式采用虎钳配合软爪形式,软爪的形状根据融合器的正面的形状走,就在本台机床加工出来,所以夹紧时候非常贴合零件,夹紧点受力均匀,非常牢固又不会破坏融合器表面质量。加工不同零件时候更换不同的软爪,正面主轴棒材可通过最大直径50mm, 更换不同直径的弹簧夹头仅需要数分钟时间,而刀具和程序都是现成的,这样就实现了多品种零件的加工,单个零件完成时间只10 几分钟而已。
综上所诉, 瑞士宝美S-191PRM六轴五联动车、铣、插复合加工中心加工PEEK 椎间融合器体现了以下几个方面的优势: 一台机床完成从棒料到成品的所有工序, 且不同零件间加工可以快速调整;缩短工序链,减少物流及人工成本;减少人工操作,减少废品率;加工流程可靠,没有瓶颈限制,企业适应市场变化快,增加现金流动,带来巨大效益。
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