醫療 不鏽鋼(SUS420) : 微銑削&微鑽孔加工

🕜 效率與良率 - 從不到10%的產品良率,提升至100% | 📈 工件品質 - 醫療零件之微細特徵清晰,無明顯刀痕,且大量抑制毛邊,曲面微鑽孔無須定位鑽,即有較佳的真圓度
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  • 加工實際成效
  • 用途與產業應用
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SUS420不鏽鋼微銑削&微鑽孔加工:加工痛點



SUS420不鏽鋼(SUS420 Stainless Steel)具備較高的含碳量,是一種馬氏體不鏽鋼,由於其優異的耐腐蝕性、高硬度與高強度,在各種應用中被廣泛使用。

SUS420具有很高的硬度,且可以通過淬火和回火等熱處理過程來硬化SUS420,以獲得所需的硬度和機械特性。經過熱處理後的SUS420,其洛氏硬度可達到約HRC50-55的硬度標準,再加上不鏽鋼材料本身的加工硬化(work hardening)特性,使得在機械加工上有著極大的挑戰。

特別在針對極小尺寸的醫療耗材零件做微銑削與微鑽孔特徵加工時,容易因切削阻力(cutting force)過大,使刀具推擠材料時產生振動,在工件加工表面上留下明顯刀痕。而不鏽鋼的加工硬化特性,使刀具的切削力無法克服材料的塑性變形(plastic deformation),刀具無法順利切斷材料,在嚴重推擠材料的情況下,留下明顯接刀痕與大量毛邊

由於加工產品為醫療耗材零件,工件尺寸總長度僅4mm,槽寬度僅0.8mm,極小的工件因機加工過後留有大量明顯刀痕及毛邊,需要在顯微鏡下透過人工精修後製程(噴砂、修毛邊等)做處理。然而,人工精修製程仍存在極大的產品良率風險,因刀痕過於明顯,經常在噴砂後仍無法去除,零件的微細特徵甚至會在人工修毛邊時被破壞,且零件的曲面微鑽孔特徵仍因切削阻力過大而無法克服真圓度不佳的問題。除了一般機加工造成的加工痛點之外,人工精修製程也造成一定的風險,導致產品良率不到10%,客戶端無法順利交貨。



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☑️ SUS420不鏽鋼加工資訊

 
    SUS420不鏽鋼加工資訊          
  材料   SUS420不鏽鋼
 
*熱處理後, 材料硬度HRC50以上
  特徵   槽底部精修, 槽外緣側壁精修, 
  柄部底銑, Φ0.26 x 0.8mm微鑽孔 (通孔)                    
  工法   微銑削&微鑽孔加工  
  超音波刀把         BT30-R02-06
  機台轉速   13,000 ~ 17,000 rpm
  刀具選用               R0.1球刀, R0.15球刀, Φ0.26鑽頭                                


 

漢鼎超音波輔助加工模組應用於醫療耗材零件SUS420不鏽鋼微銑削與微鑽孔加工
(圖1. 漢鼎超音波輔助加工模組應用於醫療耗材零件SUS420不鏽鋼微銑削與微鑽孔加工)



 

【漢鼎超音波】SUS420不鏽鋼微銑削&微鑽孔加工:測試目標 



針對SUS420不鏽鋼(SUS420 Stainless Steel)的超音波輔助微銑削與微鑽孔加工測試,目標為使用機加工搭配漢鼎超音波,可省去人工精修後製程,即達到良好表面品質抑制毛邊生成,為客戶提升產品良率



 

【漢鼎超音波】SUS420不鏽鋼微銑削&微鑽孔加工:加工結果 

 

SUS420不鏽鋼微銑削&微鑽孔加工:工件品質


漢鼎超音波輔助醫療耗材零件SUS420不鏽鋼微銑削與微鑽孔加工, 有效改善表面品質, 並抑制毛邊生成, 在去除定位鑽的情況下, 維持良好真圓度
(圖2. 漢鼎超音波輔助醫療耗材零件SUS420不鏽鋼微銑削與微鑽孔加工, 有效改善表面品質, 並抑制毛邊生成, 在去除定位鑽的情況下, 維持良好真圓度)

 
  • 此加工測試案例中,大量使用球刀靜點(chisel)做加工,在無超音波加工下,由於球刀靜點切削阻力大,刀具在推擠材料的過程中產生振動,在工件加工表面留下明顯刀痕;且不鏽鋼具備加工硬化(work hardening)特性,而球刀靜點切削力無法克服材料的塑性變形(plastic deformation),刀具無法順利切斷材料,造成嚴重推擠材料,留下明顯接刀痕與大量毛邊
  • 漢鼎超音波的高頻微振動,有效幫助降低切削阻力,刀具能順利切斷材料,排屑更容易,改善工件加工面之表面粗糙度(surface roughness),且無殘留過多毛邊;在曲面處做微鑽孔特徵的加工時,超音波輔助使切削阻力的降低也避免刀具靜點受力過大而導致刀具偏斜,可以在去除定位鑽製程的情況下,仍維持良好的孔真圓度



 

SUS420不鏽鋼微銑削&微鑽孔加工:效率與良率


漢鼎超音波輔助醫療耗材零件SUS420不鏽鋼微銑削與微鑽孔加工, 機加工搭配漢鼎超音波可省去人工精修後製程, 為客戶將原本不到10%的產品良率提升至100%
(圖3. 漢鼎超音波輔助醫療耗材零件SUS420不鏽鋼微銑削與微鑽孔加工, 機加工搭配漢鼎超音波可省去人工精修後製程, 為客戶將原本不到10%的產品良率提升至100%)

 
  • 在無超音波加工下,機加工後的工件表面品質不佳,且殘留大量毛邊,因此須進行人工後製程精修(噴砂、修毛邊等),但因為工件尺寸非常小,人工精修可能造成微細零件特徵崩壞噴砂後接刀痕仍無法去除等降低產品良率的風險,甚至仍有人工精修無法解決的問題(鑽孔因切削阻力過大,導致鑽頭入鑽時偏斜,造成孔真圓度不佳),導致產品良率不到10%,客戶無法順利交貨。
  • 漢鼎超音波為客戶在製程上帶出的真正效益在於,將機加工後的工件成品提升至100%的產品良率,在無須冒著人工精修風險的情況下,即可達到甚至超出客戶期望的產品品質標準



 

【漢鼎超音波】SUS420不鏽鋼微銑削&微鑽孔加工:超音波效益 


🕜 效率與良率 - 從不到10%的產品良率,提升至100%
📈 工件品質 - 醫療零件之微細特徵清晰無明顯刀痕,且大量抑制毛邊,曲面微鑽孔無須定位鑽,即有較佳的真圓度


 

SUS420不鏽鋼微銑削&微鑽孔加工:產業應用



不鏽鋼(SUS420 Stainless Steel)微銑削與微鑽孔特徵應用在醫療產業,用作微創手術之耗材零件,如活檢鉗(biopsy forceps)、抓取鉗(grasping forceps)等。


SUS420不鏽鋼(SUS420 Stainless Steel)具備較高的含碳量,是一種馬氏體不鏽鋼,由於其優異的耐腐蝕性、高硬度與高強度,在各種應用中被廣泛使用,包括內外科手術器械、餐具、模具、軸、閥門、耐磨零件等。

SUS420具有很高的硬度,且可以通過淬火和回火等熱處理過程來硬化SUS420,以獲得所需的硬度和機械特性。經過熱處理後的SUS420,其洛氏硬度可達到約HRC50-55的硬度標準,再加上其出色的耐磨性,對於機械加工而言也是一大挑戰。



漢鼎智慧科技的超音波加工模組為新材料的加工帶來全新的解決方案!漢鼎的超音波輔助加工技術可以達到有效提升工件品質,除了節省整體加工時間外,也為客戶的製程帶來極大的效益,將原本不到10%的產品良率提升至100%!不僅讓客戶端能順利交貨,更超出客戶預期的標準,帶來多重價值!




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