医疗 420不锈钢:微铣削&微钻孔加工

🕜 效率与良率 - 从不到10%的产品良率,提升至100% | 📈 工件质量 - 医疗零件的微细特征清晰,无明显刀痕,并大量抑制毛刺,曲面微钻孔无需定位钻,即可获得更佳的真圆度
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420不锈钢微铣削&微钻孔加工:加工痛点



420不锈钢(420 Stainless Steel)作为马氏体不锈钢,因其较高的碳含量,具备优异的耐腐蚀性、高硬度与高强度,被广泛应用于医疗器械制造。

该材料的硬度极高,可通过热处理工艺(淬火、回火)进一步强化,使其洛氏硬度达到HRC50-55。然而,不锈钢本身的加工硬化(work hardening)特性,使得机械加工极具挑战性。

在微铣削与微钻孔加工极小尺寸的医疗耗材零件时,由于切削阻力(cutting force)过大,刀具在推挤材料时容易产生振动,在工件表面留下明显刀痕。此外,不锈钢的加工硬化特性使刀具的切削力难以克服材料的塑性变形(plastic deformation),刀具无法顺利切断材料,造成严重的推挤变形,导致明显的接刀痕与大量毛刺。

由于加工产品为医疗耗材零件,工件尺寸极小(总长仅4mm,槽宽度仅0.8mm),常规机加工后遗留大量刀痕及毛刺,需在显微镜下通过人工精修后制程(喷砂、去毛刺等)进行处理。然而,人工精修工艺存在极高的风险,刀痕过于明显时,即使经过喷砂仍难以去除,同时零件的微细特征在人工去毛刺过程中极易被破坏。此外,零件的曲面微钻孔特征仍因切削阻力过大而导致真圆度不佳。

除了传统机加工的痛点外,人工精修工艺同样存在较大的质量风险,导致产品良率不足10%,客户无法顺利交货。


 
 

☑️ 420不锈钢微铣削&微钻孔加工:加工信息

 
    420不锈钢微铣削&微钻孔加工:加工信息          
  材料   420不锈钢
 
*热处理后,材料硬度HRC50以上
  特征   槽底部精修, 槽外缘侧壁精修, 
  柄部底铣, Φ0.26 x 0.8mm微钻孔 (通孔)                    
  超声波刀柄         HBT30-R02-06
  机台转速   13,000 ~ 17,000 rpm
  刀具选用               R0.1球刀, R0.15球刀, Φ0.26钻头                                


 

汉鼎超声波辅助加工模组应用于医疗耗材零件420不锈钢微铣削与微钻孔加工
(图1. 汉鼎超声波辅助加工模组应用于医疗耗材零件420不锈钢微铣削与微钻孔加工)



 

【汉鼎超声波】420不锈钢微铣削&微钻孔加工:测试目标



针对 420 不锈钢(420 Stainless Steel)的超声波辅助微铣削与微钻孔加工测试,目标是在CNC机加工搭配汉鼎HBT-30超声波辅助加工模组的条件下,无需人工精修后制程,即可达到良好的表面质量抑制毛刺生成,为客户大幅提升产品良率




 

【汉鼎超声波】420不锈钢微铣削&微钻孔加工:加工结果

 

420不锈钢微铣削&微钻孔加工:工件质量

汉鼎超声波辅助医疗耗材零件420不锈钢微铣削与微钻孔加工, 有效改善表面质量, 并抑制毛刺生成, 在去除引导钻的情况下, 仍能维持良好真圆度
(图2. 汉鼎超声波辅助医疗耗材零件420不锈钢微铣削与微钻孔加工, 有效改善表面质量, 并抑制毛刺生成, 在去除引导钻的情况下, 仍能维持良好真圆度)

 
  • 本次加工测试案例中,大量采用球刀横刃(chisel edge)进行加工。在无超声波加工条件下,由于球刀横刃的切削阻力大刀具在推挤材料的过程中产生振动,在工件表面留下明显刀痕。此外,不锈钢具备加工硬化(work hardening)特性,而球刀横刃的切削力无法克服材料的塑性变形(plastic deformation),导致刀具无法顺利切断材料,出现严重推挤现象,进而留下明显的接刀痕与大量毛刺
  • 汉鼎超声波的高频微振动有效降低切削阻力,使刀具能顺利切断材料排屑更为顺畅,显著改善工件表面的粗糙度(surface roughness),并有效减少残留毛刺。在曲面微钻孔加工中,超声波辅助可降低切削阻力避免刀具横刃受力过大导致刀具偏斜,因此即使去除引导钻制程,也能确保钻孔的真圆度



 

420不锈钢微铣削&微钻孔加工:效率与良率

汉鼎超声波辅助医疗耗材零件420不锈钢微铣削与微钻孔加工, 机加工搭配汉鼎超声波可省去人工精修后制程, 使产品良率从不到10%提升至100%
(图3. 汉鼎超声波辅助医疗耗材零件420不锈钢微铣削与微钻孔加工, 机加工搭配汉鼎超声波可省去人工精修后制程, 使产品良率从不到10%提升至100%)

 
  • 在无超声波加工条件下,机加工后的工件表面质量较差,且残留大量毛刺,因此需要额外的人工精修后制程(如喷砂、去毛刺等)。然而,由于工件尺寸极小,人工精修可能导致微细零件特征崩坏喷砂后仍无法去除接刀痕等问题,严重降低产品良率。此外,钻孔加工因切削阻力过大,导致钻头入钻时产生偏斜,使孔的真圆度不佳,最终导致产品良率不足10%,客户无法顺利交货。
  • 汉鼎超声波为客户带来的最大价值在于,通过超声波辅助加工,直接提升机加工后工件的成品质量,使产品良率达到100%无需人工精修,即可达到甚至超出客户期望的产品质量标准,大幅提高生产效率,减少不必要的制程风险与成本




 

【汉鼎超声波】420不锈钢微铣削&微钻孔加工:超声波效益


🕜 效率与良率 - 从不到10%的产品良率提升至100%
📈 工件质量 - 医疗零件的微细特征清晰,无明显刀痕,并大量抑制毛刺,曲面微钻孔无需定位钻,即可获得更佳的真圆度


 

420不锈钢微铣削&微钻孔加工:产业应用



不锈钢(420 Stainless Steel)微铣削与微钻孔特征广泛应用于医疗产业,特别用于微创手术的耗材零件,如活检钳(biopsy forceps)、抓取钳(grasping forceps)等。


420不锈钢是一种马氏体不锈钢,具有较高的含碳量,因其优异的耐腐蚀性、高硬度与高强度,被广泛应用于医疗器械、餐具、模具、轴、阀门、耐磨零件等领域。

420不锈钢的硬度极高,并可通过淬火和回火等热处理工艺进行强化,以获得更优的硬度与机械性能。经过热处理后,420不锈钢的洛氏硬度可达到HRC50-55。其出色的耐磨性虽适用于医疗器械制造,但在机械加工过程中却是一项极具挑战性的材料。


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