髖关节置换涉及以外科手段用植入物置换髖关节中任何受损的骨头。髖关节位于股骨(大腿骨)与盆骨的交汇点上。这是一种“球窝”关节。 |
髋关节主要由球和窝组成，该关节将股骨的球形顶端与骨盆的杯型窝穴连接起来。髋关节置换涉及以外科手段用植入物置换髋关节中任何受损骨头，手术涉及3个基本部件： - 用于置换髋窝的新杯。这类杯趋于采用超耐热合金制造，以延长使用寿命。
- 用于置换股骨顶端的金属球或陶瓷球。与骨干连接以增加稳定性的金属柄。
先植入新的窝体，然后将金属柄插入股骨。将人工组件固定到位，并将骨附近的肌肉和肌腱复位。 每年，全世界共需要置换近100万个髋部，这个数字还在上升。因此，制造这些部件的行业在日益扩大，并寻求以竞争方式制造这些组件。 某些加工领域的发展进步往往能通过研发转化为有益于其它领域的方法。加工髋关节的新方法就是最好的实例。 如今植入物通常使用基于钴或钛合金等要求严格的材料制造，这些都是与需要承受极端条件的合金相关的航空航天材料，因而其加工性较差。制造髋关节杯及头所涉及的实际切削有很高的要求，工件本身和夹紧也都相对不稳定，这就更增加了工作难度。 用作植入物的航空航天超耐热合金
钴铬合金具有很高的耐磨性和耐腐蚀性，易于铸成复杂的形状，适合制作铸件、锻件或棒材。由于它们相对较硬，机械强度高，如果不根据条件调整刀具和方法，刀具的使用寿命就会很短。举例而言，如果刀具的切削刃运用不正确，就容易造成刀具的不利磨损，磨损形式通常是机械沟槽磨损，集中在刀刃与材料相交的切削深度位置。 利用正确的方法、技术和切削参数，钛的加工相对直接。所形成的切屑接触刀具表面上一个相对较小的区域，从而形成很高的负荷。在加工温度很高的情况下，钛与刀具材料还有很强的化学反应性，这又会加速刀具的磨损。导热性差意味着高温集中在刀具上。可见，正确的刀具材料、刀具路径和切削参数对钛合金加工至关重要。 山特维克可乐满为加工髋关节部件提供有效的手段，其做法在一定程度上汲取了圆刀片技术的经验。但是，髋关节杯的半径各异，因此，对于粗加工、半精加工和精加工工序而言，在刀片形状和槽型上要采用不同的解决方案。在髋关节杯的半径受到限制时，圆刀片解决方案可限于粗加工，辅之以刀尖圆弧半径合适的D型刀片。同样，取决于所用的材料是锻件还是棒材，加工髋关节头可有不同的解决方案。由于圆刀片与材料之间有一个半径，切屑厚度相对于进给率有所减少。(如果是直线正交切削刃，则切屑厚度等于进给值。)
半径代表着圆刀片接触材料的方式，这意味着切屑厚度相对于进给率有所减少；相比之下，如果是直线正交切削刃，则切屑厚度等于进给值。主偏角沿圆刀片的切削刃变化，切削刃的接合处更长，从而导致较低的加工温度和较高的切削参数。这样就有可能实现更高的生产效率和更可靠的刀具寿命。
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髖关节杯的半径各异，因此，对于粗加工、半精加工和精加工工序而言，在刀片形状和槽型上要采用不同的解决方案。 |
提高生产效率
因此，圆切屑刃的接合处较长，能降低加工温度。其结果是：更高的切削参数范围带来了更高的生产效率和更可靠的刀具寿命。 只要应用正确，可以用此方法减少一些最具毁灭性的超耐热合金刀具磨损。例如，刀片的刀尖圆弧半径增加4倍，可使钴铬合金刀具的寿命延长6倍。 因此，刀片槽型和牌号的发展及航空航天材料加工解决方案的完成为医疗应用铺平了道路。视乎具体的运行要求，有涂层和无涂层的硬质合金牌号均适合。 最新的发展成果还产生了类似GC1105这样的牌号，这是一种独特的PVD涂层牌号，涂层与刀片基底有很强的结合力。这一特性已经证明有益于锋利但坚韧的正前角槽型，适合加工要求很高的合金。 正确选择切削参数对成功应用也至关重要。适度的切削速度范围能保持合适的切削刃温度，正确限定进给率能限制局部的切削力，这些都会影响磨损机制。 通过长期广泛涉足航空航天业和发电业的零件加工，山特维克可乐满将其技术专知和研制成功的刀具及方法用于适应医疗业的各种应用场合。高效率加工髋关节部件的解决方案就是一个成功实例。
