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醫療等級不鏽鋼加工困難點
[加工硬化]
304不鏽鋼、316不鏽鋼及420不鏽鋼材料,在加工過程中,皆容易產生加工硬化的現象。這表示在進行切削、鑽孔等加工時,材料內部分子受到碰撞、擠壓,導致材料硬度提高,更難進行進一步的加工。加工硬化的現象可能會造成切削阻力變大、刀具磨耗加劇,也就更難以達到工件需求之標準。
[刀具纏屑]
不鏽鋼像其他金屬、合金材料一樣,具有塑性變形這樣的材料特性,因此不鏽鋼材料在加工過程中,容易產生較長、較容易纏結的切屑。這也使得在機加工不鏽鋼材料時,排屑成為了一項很重要的議題。因為這容易導致刀具纏屑,除了造成嚴重刀具磨耗,也就是所謂的黏著磨耗,干擾切削的過程之外,甚至會破壞工件表面或鑽孔品質。
[切削阻力過大]
由於不鏽鋼材料具備高硬度與強度,因此在加工過程中,容易產生過大的切削阻力。為了改善這個問題,一般會建議選用高硬度、高韌性、高耐磨性的刀具,以及剛性較佳的加工機台。有效地處理切削阻力過大的問題十分重要,可以避免刀具磨耗嚴重導致斷刀、改善加工時產生過大的顫振影響工件品質,或是其他加工上造成的潛在風險。
[積累大量切削熱]
不鏽鋼材料的熱傳導係數低,因此在加工過程中,在切削處生成的切削熱不易排除,容易大量積累切削熱。切削溫度的提升可能會導致刀具磨耗加劇、刀具變形,以及不鏽鋼材料的塑性變形。
[刀具磨耗嚴重]
不鏽鋼材料系列,特別是420不鏽鋼,具備相比而言較高的材料硬度,因此在加工過程中,可能導致較為嚴重的刀具磨耗。其中不鏽鋼的加工硬化現象、過大的切削阻力以及大量切削熱積累,都是刀具磨耗嚴重與刀具壽命大幅降低的原因。因此,刀具材料的選用,搭配加工參數的優化,皆對於刀具磨耗的改善至關重要。
漢鼎超音波加工能為醫療等級不鏽鋼加工帶來哪些助益呢?
[超音波的高頻率微振動]
漢鼎的超音波輔助加工技術提供刀具每秒超過20,000次的縱向(Z軸方向)的高頻率微振動。這樣類似於快速啄鑽、反覆提刀的機制應用在切削上,可有效幫助降低切削阻力,並使排屑過程更順暢。
超音波縱向的高頻率微振動,使刀具在加工過程中,間接性地接觸工件。可幫助排除刀具尖點累積的切削熱,有效降低刀具磨耗。
[降低切削阻力]
切削阻力的降低除了可以幫助減少刀具與工件的摩擦,也可以讓切線速度/切削速度與進給率往上提升。超音波輔助切削,搭配高壓(高達70bar)中心出水功能,在加工過程中,幫助移除切削熱。這樣子的切削機制除了可以達到改善工件品質、穩定刀具壽命,也可在縮短加工時間的同時,節省能源的耗費,順應企業永續ESG的趨勢。
[排屑過程更順暢]
在超音波輔助加工技術的排屑機制,可以減少因大量積屑造成刀具與工件之間的摩擦。尤其當材料具備特定材料特性,而在切削時生成較長且容易纏結的切屑時,容易產生積屑瘤或是切屑二次切削的現象,這都會使工件品質變差,且嚴重危害刀具壽命的穩定性。漢鼎超音波的高頻率微振動輔助切削機制幫助降低切削阻力,可以讓刀具更容易切斷材料,排屑過程也更加順暢。有效去除纏屑也可達到更優良的工件品質,並延長刀具壽命。
[漢鼎超音波輔助加工不鏽鋼之優勢]
針對醫療等級不鏽鋼材料的加工,漢鼎超音波輔助加工技術幫助降低切削阻力,使刀具更容易切斷材料,同時,超音波的高頻率微振動,刀具反覆提刀的過程中,使切削液更容易流入,有效排除切屑。這樣的輔助切削機制針對不鏽鋼材料的加工,可達到更好的工件品質(去除毛邊、鑽孔真圓度較佳)以及更穩定的刀具壽命(更易排屑、抑制刀具纏屑的現象)。
超音波輔助不鏽鋼加工成功案例分享
[420不鏽鋼:微銑削與微鑽孔加工]
漢鼎幫助一醫療領域的客戶,針對420不鏽鋼材料的微細加工,完成後的工件成品用作醫療微創手術的手術器械零件。由於工件尺寸極為微小,工件總長度僅4mm,槽寬僅0.8mm,因此在加工製程以及維持產品良率上都為客戶帶來極大的挑戰。
使用漢鼎BT30超音波加工模組,輔助420不鏽鋼微細零件之表面精修及微鑽孔加工,超音波的高頻率微振動幫助降低切削阻力。有效在僅透過機加工搭配超音波輔助的方式,省去人工後製程之噴砂、去毛邊處理的時間,即可大幅降低工件表面的刀痕、接刀痕以及毛邊。
漢鼎超音波輔助加工技術幫助醫療領域客戶將原本不到10%的產品良率提升至100%,除了節省整體製程的時間之外(省去人工後製程),也避免人工精修製程中可能對產品良率所造成的風險(如噴砂後刀痕仍無法去除、人工去毛邊破壞了工件的微細特徵等),成功替客戶取下訂單。
420不鏽鋼這樣的微細特徵被應用在醫療產業,特別用作如內視鏡等微創類型手術之器械零件,例如活檢鉗、抓取鉗等。
[加工硬化]
304不鏽鋼、316不鏽鋼及420不鏽鋼材料,在加工過程中,皆容易產生加工硬化的現象。這表示在進行切削、鑽孔等加工時,材料內部分子受到碰撞、擠壓,導致材料硬度提高,更難進行進一步的加工。加工硬化的現象可能會造成切削阻力變大、刀具磨耗加劇,也就更難以達到工件需求之標準。
[刀具纏屑]
不鏽鋼像其他金屬、合金材料一樣,具有塑性變形這樣的材料特性,因此不鏽鋼材料在加工過程中,容易產生較長、較容易纏結的切屑。這也使得在機加工不鏽鋼材料時,排屑成為了一項很重要的議題。因為這容易導致刀具纏屑,除了造成嚴重刀具磨耗,也就是所謂的黏著磨耗,干擾切削的過程之外,甚至會破壞工件表面或鑽孔品質。
[切削阻力過大]
由於不鏽鋼材料具備高硬度與強度,因此在加工過程中,容易產生過大的切削阻力。為了改善這個問題,一般會建議選用高硬度、高韌性、高耐磨性的刀具,以及剛性較佳的加工機台。有效地處理切削阻力過大的問題十分重要,可以避免刀具磨耗嚴重導致斷刀、改善加工時產生過大的顫振影響工件品質,或是其他加工上造成的潛在風險。
[積累大量切削熱]
不鏽鋼材料的熱傳導係數低,因此在加工過程中,在切削處生成的切削熱不易排除,容易大量積累切削熱。切削溫度的提升可能會導致刀具磨耗加劇、刀具變形,以及不鏽鋼材料的塑性變形。
[刀具磨耗嚴重]
不鏽鋼材料系列,特別是420不鏽鋼,具備相比而言較高的材料硬度,因此在加工過程中,可能導致較為嚴重的刀具磨耗。其中不鏽鋼的加工硬化現象、過大的切削阻力以及大量切削熱積累,都是刀具磨耗嚴重與刀具壽命大幅降低的原因。因此,刀具材料的選用,搭配加工參數的優化,皆對於刀具磨耗的改善至關重要。
漢鼎超音波加工能為醫療等級不鏽鋼加工帶來哪些助益呢?
[超音波的高頻率微振動]
漢鼎的超音波輔助加工技術提供刀具每秒超過20,000次的縱向(Z軸方向)的高頻率微振動。這樣類似於快速啄鑽、反覆提刀的機制應用在切削上,可有效幫助降低切削阻力,並使排屑過程更順暢。
超音波縱向的高頻率微振動,使刀具在加工過程中,間接性地接觸工件。可幫助排除刀具尖點累積的切削熱,有效降低刀具磨耗。
[降低切削阻力]
切削阻力的降低除了可以幫助減少刀具與工件的摩擦,也可以讓切線速度/切削速度與進給率往上提升。超音波輔助切削,搭配高壓(高達70bar)中心出水功能,在加工過程中,幫助移除切削熱。這樣子的切削機制除了可以達到改善工件品質、穩定刀具壽命,也可在縮短加工時間的同時,節省能源的耗費,順應企業永續ESG的趨勢。
[排屑過程更順暢]
在超音波輔助加工技術的排屑機制,可以減少因大量積屑造成刀具與工件之間的摩擦。尤其當材料具備特定材料特性,而在切削時生成較長且容易纏結的切屑時,容易產生積屑瘤或是切屑二次切削的現象,這都會使工件品質變差,且嚴重危害刀具壽命的穩定性。漢鼎超音波的高頻率微振動輔助切削機制幫助降低切削阻力,可以讓刀具更容易切斷材料,排屑過程也更加順暢。有效去除纏屑也可達到更優良的工件品質,並延長刀具壽命。
[漢鼎超音波輔助加工不鏽鋼之優勢]
針對醫療等級不鏽鋼材料的加工,漢鼎超音波輔助加工技術幫助降低切削阻力,使刀具更容易切斷材料,同時,超音波的高頻率微振動,刀具反覆提刀的過程中,使切削液更容易流入,有效排除切屑。這樣的輔助切削機制針對不鏽鋼材料的加工,可達到更好的工件品質(去除毛邊、鑽孔真圓度較佳)以及更穩定的刀具壽命(更易排屑、抑制刀具纏屑的現象)。
超音波輔助不鏽鋼加工成功案例分享
[420不鏽鋼:微銑削與微鑽孔加工]
漢鼎幫助一醫療領域的客戶,針對420不鏽鋼材料的微細加工,完成後的工件成品用作醫療微創手術的手術器械零件。由於工件尺寸極為微小,工件總長度僅4mm,槽寬僅0.8mm,因此在加工製程以及維持產品良率上都為客戶帶來極大的挑戰。
使用漢鼎BT30超音波加工模組,輔助420不鏽鋼微細零件之表面精修及微鑽孔加工,超音波的高頻率微振動幫助降低切削阻力。有效在僅透過機加工搭配超音波輔助的方式,省去人工後製程之噴砂、去毛邊處理的時間,即可大幅降低工件表面的刀痕、接刀痕以及毛邊。
漢鼎超音波輔助加工技術幫助醫療領域客戶將原本不到10%的產品良率提升至100%,除了節省整體製程的時間之外(省去人工後製程),也避免人工精修製程中可能對產品良率所造成的風險(如噴砂後刀痕仍無法去除、人工去毛邊破壞了工件的微細特徵等),成功替客戶取下訂單。
420不鏽鋼這樣的微細特徵被應用在醫療產業,特別用作如內視鏡等微創類型手術之器械零件,例如活檢鉗、抓取鉗等。
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