－－分享加工铂金属的一些秘诀

        

Johnson Matthey依赖电火花机床来加工铂

医疗设备行业如今越来越多地采用铂金属，因为高级医疗过程需要采用用这种贵重金属制作的仪器。由于铂金属为惰性金属，因此不会在人体内发生腐蚀，并且患者很少对它发生过敏反应。铂金属还具有很高的导电性能，使得它成为诸如（用于控制人体心率的）可移植式传感器等应用的完美选择。
        尽管医疗行业对铂金属越来越高的需求挽救了不少生命，但对这种贵重金属不断攀升的需求也给医疗器械元件制造商诸如Johnson Matthey医疗产品集团（www.jmmedical.com）等提出了加工方面的难题。该工厂是世界上最大的铂经销商之一下属分公司，专门生产用铂及其他稀有材料制作的用于微型医疗设备的精密零件。
        Johnson Matthey医疗产品集团工程经理Jyrki Larjanko说，铂的加工要求非常高，因为它具有粘性同时还耐磨，且加工性能与其它材料不同。此外，他说该工厂必须满足严格的粗糙度要求、解决工夹以及切屑回收等问题。
        Johnson Matthey的大部分微型医疗设备零件是在瑞士型螺纹加工机床及线切割和雕模电火花机床（EDM）上加工的。生产率较高的螺纹加工机床可以处理大量基本零件操作，但是，对于切割许多铂零件所需要的、尺寸非常小的二次操作细节，EDM通常是唯一的手段。此外，对于某些零件，该工厂不用别的机床而只用EDM。
        

微细的医疗零件

当在螺纹加工机床上对昂贵的铂金属进行微细加工时，Johnson Matthey始终试图采用形状尽可能接近最终零件的原材料。但是，由于工件尺寸如此小 - 有些直径只有0.006英寸 - 因此，Larjanko说，使原材料接近最终零件尺寸的程度是有限的。所以，工厂一般从四个标准尺寸、比成品零件大出0.065英寸以上的原材料棒加工零件。任何比此更小的零件在螺纹加工机床上加工都会出问题。
        这种问题之一是，工厂的刀具在切割或进入相交孔时会断裂。对于工厂用铂制作的微细零件，加工用刀具其直径小至0.008英寸。第二个问题是在加工零件时，会产生几乎无法去除的毛刺，因为零件特征是如此小。
        为了尽可能在不产生毛刺的情况下精确切割零件特征，并满足最终精度要求，Johnson Matthey采用若干台EDM。它们包括两台Edge2型雕模EDM（其中一台配备一个微细孔选项）、一台U32J型线切割机、一台U32i型线切割机以及一台Edge1型雕模EDM，所有设备都来自牧野（www.makino.com）。
        Larjanko说：“利用这些机床，加工的表面粗糙度达可5μ，同时还消除或者至少最大程度地减少了随机刀痕、勾缝及压痕等。对于在EDM上加工的任何零件，在10倍显微镜下观察不到任何异物。”他补充说，采用Edge2的微细孔选项，通过将尺寸公差维持在0.005～0.0002英寸，同心度维持在0.001英寸，边折及拐角半径/圆角维持在0.002 ~ 0.005英寸，以及毛刺公差低于0.0005 英寸，工厂已经超越了医疗器械行业对精密微型零件的要求。
        在用电火花加工铂材料时，工厂不能用铜电极，因为它们燃耗效率不高。Johnson Matthey的主任EDM机械师Scott Breneman说：“铜和铂在导电性方面的属性如此近似，因此它们彼此不会很好地燃耗。”相反，通常会发生“逆燃”现象。
        铜电极不会从零件上蚀刻掉材料，相反会自己燃耗。因此在加工铂时，Breneman采用钨或标准黄铜型金属丝进行线切割及石墨或钨电极进行雕模电火花加工。
        Breneman说：“在线切割电火花加工方面，铂与加工工具钢很相似，但是在雕模EDM上，加工铂存在很大挑战，因为电极磨损的速度比工件烧蚀的速度要快。”为了解决这个问题，他采用自己多年开发的专用机床参数。他不能谈及这些加工参数。但是牡野在随机提供的数据库中为铂加工提供了起步参数。不过在启动铂电火花加工时，Breneman一开始就采用了自己的参数。
        尽管铂的加工很难，但是Breneman说工厂最大的挑战是确定如何精确而高效夹紧微细医疗零件。这样的零件迫使工厂设计和制造自己的工夹，因为Breneman说市面上根本就找不到行之有效的这类工夹系统。
        特制夹具必须能固定零件，它们必须使工厂可以通过单次装夹加工尽可能多的零件，以满足生产需求。Johnson Matthey用整体模型制作方式设计夹具，并在每个工夹概念实施之前，都对它们进行试验。
        Breneman说：“所幸的是，EDM对工件不产生任何作用力，因此EDM上用的夹具不需要如此坚韧。但是，夹具却要充分固定零件，确保可以耐受有可能将工件从夹具中吹出的EDM冲泄力。”
        在工厂加工铂以及其他贵重材料时，必须要尽量多地回收加工操作产生的废品（切屑）。铂金属如此贵重，以至于少量粘在鞋底上的切屑都值很多钱。所以Johnson Matthey加工操作遗留材料中99%得到了回收。工厂对自己的材料控制程序很自豪，因为几乎每片铂都得到了跟踪和记录。