กรณีศึกษาการผลิตชิ้นส่วนฝังทางการแพทย์ แผ่นยึดกระดูกหักจากไทเทเนียมอัลลอยด์ด้วยเครื่องจักร CNC ความแม่นยำสูงของจีน

ในฐานะช่างเทคนิคการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ ผมจะมาแบ่งปันกรณีศึกษาการผลิตแผ่นยึดตรึงกระดูกไทเทเนียมอัลลอยด์ล่าสุดของเรา ผลิตภัณฑ์ชุดนี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับการผ่าตัดตรึงกระดูกขากรรไกร ซึ่งต้องใช้ ข้อกำหนดด้านความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ และ มาตรฐานความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่เข้มงวด ด้วยเครื่องจักร CNC 5 แกน เราสามารถทำการขึ้นรูปพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อนได้ในครั้งเดียว ซึ่งเป็นโซลูชันที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตอุปกรณ์ฝังทางการแพทย์

แผ่นยึดตรึงกระดูกไทเทเนียมอัลลอยด์ที่ผลิตในครั้งนี้ใช้สำหรับการซ่อมแซมกระดูกขากรรไกรหักแบบละเอียด โดยมีข้อกำหนดเฉพาะดังนี้:

• ข้อมูลจำเพาะของวัสดุ: ไทเทเนียมอัลลอยด์ TC4 (Ti6Al4V) เป็นไปตามมาตรฐาน GB/T13810 และ ISO5832-3 โดยต้องมีใบรับรองวัสดุครบถ้วน
• ลักษณะมิติ: ความยาวแผ่น 8.5 ซม. ความกว้าง 1.2 ซม. ความหนา 0.3 ซม. มีรูสกรู 12 รู โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนของระยะห่างรูควบคุมภายใน ±0.05 มม.
• ข้อกำหนดพื้นผิว: ความหยาบผิว Ra≤0.8μm โดยไม่มีรอยเครื่องมือหรือเสี้ยนใดๆ ขอบลบมุมต่ำกว่า 0.1 มม.
• ข้อกำหนดพิเศษ: ต้องพอดีกับส่วนโค้งทางกายวิภาคของกระดูกขากรรไกรของผู้ป่วยอย่างสมบูรณ์แบบ โดยมีข้อผิดพลาดน้อยกว่า 0.1 มม.
• เวลาจัดส่ง: เสร็จสิ้นตั้งแต่ได้รับแบบจำลอง CAD จนถึงการส่งมอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปภายใน 72 ชั่วโมง

จากลักษณะและข้อกำหนดของชิ้นส่วน เราได้พัฒนาโซลูชันการตัดเฉือนดังนี้:

การวางแผนเส้นทางกระบวนการ:

• ใช้เครื่องจักร CNC ความเร็วสูง 5 แกน JDGR400T เพื่อดำเนินการทั้งหมดในครั้งเดียว
• ใช้กลยุทธ์สามขั้นตอน "การกัดหยาบ-การกึ่งสำเร็จ-การตกแต่ง" โดยสำรองเผื่อการตกแต่ง 0.15 มม.
• เลือกเครื่องมือพิเศษสำหรับลักษณะเฉพาะของไทเทเนียมอัลลอยด์: เอ็นมิลสี่คม φ6 มม. สำหรับการกัดหยาบ, เอ็นมิลบอล φ2 มม. สำหรับการตกแต่ง

การออกแบบอุปกรณ์จับยึด:

• ออกแบบอุปกรณ์จับยึดสุญญากาศพิเศษเพื่อป้องกันการเสียรูปของชิ้นส่วนผนังบางระหว่างการผลิต
• ใช้อุปกรณ์จัดตำแหน่งแบบโมดูลาร์ที่รองรับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วระหว่างการผลิตแบบต่อเนื่อง

การปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสม:

• ความเร็วแกนหมุน: 8000rpm สำหรับการกัดหยาบ, 12000rpm สำหรับการตกแต่ง
• อัตราป้อน: 1500 มม./นาที สำหรับการกัดหยาบ, 800 มม./นาที สำหรับการตกแต่ง
• ความลึกในการตัด: 0.3 มม. สำหรับการกัดหยาบ, 0.05 มม. สำหรับการตกแต่ง

จุดควบคุมคุณภาพ:

• ระบบวัดออนไลน์ตรวจสอบมิติที่สำคัญแบบเรียลไทม์
• การตรวจสอบขนาดเต็มของแต่ละผลิตภัณฑ์ด้วย CMM
• การตรวจสอบ 100% ด้วยเครื่องวัดความหยาบผิว

ในระหว่างการดำเนินการตัดเฉือน เราได้ใช้มาตรการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด:

การตรวจสอบกระบวนการตัดเฉือน:

• ใช้เครื่องมือตั้งค่าเครื่องมือที่มีความแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่ามีการชดเชยความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องมือที่ถูกต้อง
• ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของแรงตัดแบบเรียลไทม์เพื่อป้องกันการสึกหรอของเครื่องมือมากเกินไป
• ใช้น้ำยาหล่อเย็นสำหรับตัดไทเทเนียมอัลลอยด์พิเศษระหว่างการผลิต โดยควบคุมอุณหภูมิที่ 25±5°C

กระบวนการตรวจสอบคุณภาพ:

• การตรวจสอบแบบครบวงจรชิ้นแรก: ใช้ CMM เพื่อตรวจสอบตำแหน่งรูและมิติรูปร่างทั้งหมด
• ความถี่ในการตรวจสอบ: การสุ่มตัวอย่างมิติที่สำคัญทุกๆ 5 ชิ้นที่ผลิต
• มาตรฐานการตรวจสอบขั้นสุดท้าย: การตรวจสอบ 100% ตามมาตรฐานอุปกรณ์ฝังทางการแพทย์

บันทึกการแก้ไขปัญหา:

• พบรอยสั่นเล็กน้อยบนพื้นผิวของชิ้นที่ 3: แก้ไขได้โดยการปรับความเร็วแกนหมุนจาก 12000rpm เป็น 10000rpm และเพิ่มอัตราป้อนเป็น 1000mm/min
• เบี่ยงเบนแนวตั้งฉากของรูสกรู: ปรับปรุงกระบวนการเจาะ โดยใช้วิธีการเจาะแบบ peck drilling เสร็จสิ้นในสามขั้นตอน

เอกสาร:

• บันทึกพารามิเตอร์การผลิตและข้อมูลการตรวจสอบสำหรับแต่ละผลิตภัณฑ์อย่างครบถ้วน
• จัดเตรียมเอกสารครบชุด รวมถึงใบรับรองวัสดุ รายงานกระบวนการผลิต รายงานการตรวจสอบ

งานผลิตนี้ประสบความสำเร็จอย่างมาก:

ผลลัพธ์ข้อมูลการผลิต:

• อัตราการผ่านมิติ: 100% (ผลิตภัณฑ์ทั้ง 12 ชิ้นเป็นไปตามข้อกำหนดของแบบ)
• ความหยาบผิว: ทำได้ Ra0.6-0.7μm ดีกว่าข้อกำหนดของลูกค้า Ra0.8μm
• เวลาจัดส่ง: เสร็จสิ้นเร็วกว่ากำหนด 8 ชั่วโมง รอบการผลิตจริง 64 ชั่วโมง

ข้อเสนอแนะจากลูกค้า:

• ทีมศัลยกรรมรายงานว่า พอดีอย่างสมบูรณ์แบบ ระหว่างแผ่นยึดตรึงและกระดูกขากรรไกรของผู้ป่วย ไม่จำเป็นต้องปรับระหว่างการผ่าตัด
• แพทย์ชื่นชมความแม่นยำของรูสกรูเป็นพิเศษ ทำให้มั่นใจได้ถึง ความแม่นยำในการวางแนว ของการฝังสกรู
• ความสอดคล้องกันภายในชุดได้รับการยอมรับ การเปลี่ยนแปลงมิติระหว่างผลิตภัณฑ์ 12 ชิ้นน้อยกว่า 0.02 มม.

การปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง:

• จากประสบการณ์นี้ ปรับปรุงเทมเพลตพารามิเตอร์การผลิตสำหรับชิ้นส่วนผนังบางไทเทเนียมอัลลอยด์
• ปรับปรุงการออกแบบอุปกรณ์จับยึดสุญญากาศ ลดเวลาในการติดตั้งลง 30%

จากกรณีศึกษานี้ เราได้ตรวจสอบข้อดีของเครื่องจักร CNC 5 แกนในการผลิตอุปกรณ์ฝังทางการแพทย์ ปัจจัยความสำเร็จที่สำคัญสำหรับการผลิตแผ่นยึดตรึงกระดูกไทเทเนียมอัลลอยด์ ได้แก่:

• การปรับปรุงกระบวนการ: การเลือกเครื่องมือและพารามิเตอร์การตัดที่เหมาะสมกับลักษณะเฉพาะของไทเทเนียมอัลลอยด์
• นวัตกรรมอุปกรณ์จับยึด: อุปกรณ์จับยึดสุญญากาศพิเศษช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรในการผลิตชิ้นส่วนผนังบาง
• การควบคุมคุณภาพ: การตรวจสอบตลอดกระบวนการเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของมิติและคุณภาพพื้นผิว
• การทำงานร่วมกันของทีม: การประสานงานอย่างใกล้ชิดระหว่างการเขียนโปรแกรม การปฏิบัติงาน และการตรวจสอบคุณภาพ

ความสามารถในการผลิตที่มีความแม่นยำนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิต อุปกรณ์ฝังทางการแพทย์เฉพาะบุคคล ทำให้สามารถผลิตแผ่นยึดตรึงที่เข้ากันได้อย่างรวดเร็วตามข้อมูล CT ของผู้ป่วย ในอนาคต เราจะบูรณาการเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติและการตัดเฉือน CNC เพื่อนำเสนอโซลูชันการผลิตที่ครอบคลุมยิ่งขึ้นสำหรับวงการแพทย์