내시경 부품 및 광학 하우징의 초정밀 가공

내시경 부품의 미세 정밀 가공에는 소형 CNC 부품을 만드는 것 이상의 것이 필요합니다. 의료 영상 장비에서 소형 광학 하우징, 렌즈 홀더, 벽이 얇은 튜브, 정렬 슬리브 및 말단 구성 요소는 제조 및 조립 전반에 걸쳐 치수 정확도, 광학 정렬, 표면 무결성 및 청결도를 유지해야 합니다.

이 규모에서는 몇 미크론의 변화가 렌즈 위치, 보어 동심도, 압입 성능 또는 밀봉에 영향을 미칠 수 있습니다. 작은 버(burr)나 잔여 입자도 마찬가지로 심각한 조립 문제를 일으킬 수 있습니다.

따라서 제조 전략은 처음부터 미세한 공차, 가공 공정 선택, 워크홀딩, 검사 및 청결도 제어를 연결해야 합니다.

빠른 답변

내시경 부품은 일반적으로 형상에 따라 CNC 스위스 터닝, 정밀 CNC 터닝 및 5축 마이크로 밀링을 사용하여 제조됩니다. 가장 중요한 제어 사항은 일반적으로 보어 직경, 동심도, 위치 정확도, 얇은 벽 변형, 표면 마감, 버 제어 및 청결도입니다. 전체 구성 요소에 무분별하게 적용하기보다는 기능적 특징에 엄격한 공차를 할당해야 합니다.

내시경 부품 미세 가공이란?

내시경 부품 미세 가공은 내시경 및 관련 의료 영상 장비 에 사용되는 소형 기계 부품을 정밀하게 가공하는 것입니다..

일반적인 구성 요소는 다음과 같습니다.

·  광학 하우징 및 렌즈 홀더

·  렌즈 고정 링

·  정렬 슬리브 및 스페이서

·  얇은 벽 튜브

·  카메라 및 센서 하우징

·  말단 구성요소

·  소형 스레드 칼라

·  도광판 및 조명 부품

·  정밀 마운트 및 위치 지정 링

이러한 부품은 작지만 기능적 관계가 매우 까다로울 수 있습니다. 예를 들어, 광학 하우징은 정의된 광학 축을 기준으로 렌즈의 위치를 ​​유지해야 할 수 있습니다. 보어 직경만으로는 충분하지 않습니다. 보어, 위치 직경, 숄더 및 결합 기능 간의 관계도 중요합니다.

이로 인해 미세 정밀 가공은 단순히 기존 CNC 가공의 작은 버전이 아니라 기하학적 제어 문제가 됩니다.

주요 가공 과제

1. 중요한 기능에 대한 미세한 공차

첫 번째 과제는 실제로 엄격한 제어가 필요한 차원을 결정하는 것입니다.

광학 하우징의 경우 중요한 특성은 다음과 같습니다.

유용한 DFM 원칙은 미세 공차를 유지하는 것입니다. 광학 정렬, 조립, 밀봉 또는 기계적 이동을 직접 제어하는 ​​기능에 대해 가장 엄격한

기능이 없는 표면에 불필요하게 엄격한 공차를 적용하면 장치 성능을 개선하지 않고도 가공 및 검사 비용이 증가합니다.

2. 벽이 얇은 튜브 변형

벽이 얇은 튜브는  또 다른 주요 과제를 제시합니다.

가공 중에 절삭력과 클램핑 압력으로 인해 소형 튜브가 일시적으로 변형될 수 있습니다. 부품은 척에 고정되어 있는 동안 정확하게 측정될 수 있지만 해제 후에는 약간 타원형이 됩니다.

안정적인 프로세스는 다음을 결합할 수 있습니다.

1. 왜곡이 적은 워크홀딩

2. 절단 영역에 가까운 지지대

3. 균형 잡힌 재료 제거

4. 별도의 황삭 및 정삭 작업

5. 가벼운 마무리 패스

6. 짧은 공구 오버행

7. 공정 중 치수 검사

8. 언클램핑 후 최종 점검

스위스형 선삭은 공작물을 절단 영역 가까이에서 지지할 수 있기 때문에 많은 소형 원통형 부품에 특히 유용합니다.

3. 광학 정렬 및 보어 동심도

의 경우 광학 하우징 단순한 치수 정확도보다 동심도가 더 중요할 수 있습니다.

정밀한 내부 보어와 외부 위치 지정 직경을 갖춘 광학 하우징을 상상해 보십시오. 축이 약간 오프셋되는 동안 두 직경 모두 독립적으로 크기 공차를 충족할 수 있습니다.

결과적으로 치수는 허용되지만 정렬이 불량한 구성 요소가 생성됩니다.

더 나은 가공 순서는 제어된 데이텀 구조를 설정하고 중요한 형상 간의 관계를 유지하는 것입니다.

기준면 → 정밀 OD → 광학 보어 → 숄더 위치 지정 → 보조 기능 → 마무리 → 검사

설정 변경을 최소화하면 위치 변화의 누적을 줄일 수 있습니다. 보다 복잡한 하우징의 경우 5축 가공을 통해 다면 기능에 필요한 설정 수를 줄일 수도 있습니다.

초정밀 가공을 위한 기술 솔루션

소형 부품을 위한 CNC 스위스 터닝

CNC 스위스 터닝은 다음에 적합합니다.

·  벽이 얇은 튜브

·  렌즈 슬리브

·  고정 링

·  미니어처 샤프트

·  정밀 칼라

·  작은 나사형 하우징

·  원통형 광학 부품

가이드 부싱 개념은 절삭 영역에 가까운 지지력을 제공하여 작은 직경을 가공할 때 편향을 줄이는 데 도움이 됩니다.

생산 프로그램의 경우 스위스 가공은 터닝, 드릴링, 홈 가공, 나사 가공 및 라이브 툴 작업을 제어된 순서로 결합하여 추가적인 핸들링 및 설정 변동을 줄일 수도 있습니다.

광학 하우징용 5축 마이크로 밀링

5축 마이크로 밀링은 광학 하우징 에 다음  이 포함될 때 가치가 있습니다.

·  각진 표면

·  오프셋 구멍

·  다중 포트

·  복잡한 주머니

·  다중 얼굴 위치 확인 기능

·  작은 반경의 기하학

·  여러 표면에 걸쳐 위치 관계가 필요한 기능

주요 이점은 단순히 기계 축을 추가하는 것이 아닙니다. 반복적인 재클램핑과 데이텀 변경을 줄이면서 기하학적 관계를 유지하는 능력입니다.

미세 가공 매개변수: 엔지니어는 무엇을 제어해야 합니까?

미세 가공에는 보편적인 절삭 속도나 이송 속도가 없습니다. 매개변수는 재료, 공구 직경, 공구 형상, 기계 스핀들, 워크홀딩, 형상 깊이 및 필요한 표면 마감을 중심으로 개발되어야 합니다.

소형 공구의 경우 공정 안정성은 다음 사항에 점점 더 민감해지고 있습니다.

·  도구 런아웃

·  도구 편향

·  도구 돌출

·  방사형 결합

·  절삭력 변화

·  공구 마모

·  칩 배출

·  열 효과

예를 들어, 매우 작은 엔드밀을 사용하는 경우 적은 양의 런아웃이라도 절삭이 고르지 않게 발생하고 공구 마모가 가속화될 수 있습니다.

실용적인 전략은 보수적인 황삭 조건과 제어된 정삭 패스를 사용하는 동시에 공구 상태를 모니터링하고 중요한 치수를 확인하는 것입니다.

목표는 최대 절단 속도가 아닙니다. 목표는 반복 가능한 기하학입니다.

버(Burr) 제어 및 극도의 청결도

미니어처 규모에서 버는 외관상 결함이 아닌 기능적 결함이 됩니다.

내시경 구성품 내부의 버(burr)는 렌즈 삽입을 방해하거나, 결합 표면을 손상시키거나, 소형 채널을 제한하거나, 조립 중에 입자를 생성할 수 있습니다.

교차 구멍과 교차 보어는 내부 버가 제거 및 검사되기 어려울 수 있으므로 특별한 주의를 기울여야 합니다.

통제된 프로세스에는 다음이 포함될 수 있습니다.

정밀 가공 → 디버링 제어 → 현미경 검사 → 청소 → 건조 제어 → 최종 검사 → 포장 보호

의료 영상 장비의 경우 재료 선택 및 표면 처리와 함께 청결도를 고려해야 합니다. 필요한 세척 프로세스는 재료, 용도, 멸균 환경 및 고객의 사양에 따라 정의되어야 합니다.

엔지니어링 사례 예: 소형 광학 하우징

소형 의료 영상 모듈을 위한 가상의 스테인리스 스틸 광학 하우징을 생각해 보십시오.

구성요소는 다음과 같습니다.

·  작은 외부 위치 직경

·  정밀한 내부 광학 보어

·  보어와 OD 사이의 얇은 벽

·  축 렌즈 위치 지정을 위한 위치 지정 숄더

·  보조 기능을 위한 작은 크로스홀

·  제어된 버 및 청결도에 대한 요구 사항

주요 위험은 단일 기능을 가공하지 않는 것입니다. 유지합니다 . 광학 보어, 위치 OD 및 숄더 사이의 관계를  부품이 워크홀딩에서 분리된 후

적합한 프로세스는 안정적인 기준면을 설정하고 제어된 조건에서 중요한 OD 및 보어를 가공한 다음 최소한의 데이텀 변경으로 보조 기능을 완성하는 것부터 시작됩니다.

벽이 얇은 부분은 마무리 작업 중에 적절하게 지지되고 교차 구멍은 정의된 내부 디버링 프로세스를 받게 됩니다.

최종 검사에서는 단순히 개별 치수를 확인하기보다는 기능적 형상에 중점을 둡니다.

이 예에서는 내시경 가공의 주요 원리를 보여줍니다.

단일 고정밀 CNC 기계에 의존하지 않고 전체 프로세스 체인을 제어함으로써 미세 정밀도를 달성할 수 있습니다.

내시경 부품 검사 전략

검사 장비는 형상의 크기 및 기능과 일치해야 합니다.

CMM은  위치 관계, 동심도, 직각도 및 형상 위치에 사용할 수 있습니다.

광학 측정 시스템은  소형 직경, 얇은 벽, 작은 프로파일 및 기존 프로브와 접촉하기 어려운 형상에 유용합니다.

현미경은  버(burr) 및 가장자리 검사에 유용합니다.

표면 거칠기 측정은  Ra 요구 사항이 조립 또는 성능에 영향을 미치는 기능 표면에 적용되어야 합니다.

생산 프로그램의 경우 초도품 검사 및 문서화된 프로세스 제어는 제조 프로세스에서 단순히 하나의 적합한 프로토타입이 아닌 필요한 형상을 반복적으로 생산할 수 있음을 확립하는 데 도움이 됩니다.

광학 하우징 및 내시경 부품용 재료

재료 선택은 의료 기기 환경과 함께 가공 동작을 고려해야 합니다.

의료 응용 분야의 경우 엔지니어는 내식성, 멸균 조건, 치수 안정성, 표면 처리, 청결 및 생체 적합성 요구 사항을 평가해야 합니다. 해당되는 경우 .

CNC 생산 전 DFM 고려 사항

미세 가공 문제를 해결하는 가장 경제적인 시기는 첫 번째 부품을 절단하기 전입니다.

DFM 검토 중에 엔지니어는 다음을 확인해야 합니다.

·  실제로 기능하는 공차는 무엇입니까?

·  가공 데이텀이 어셈블리 데이텀과 정렬되어 있습니까?

·  도구가 모든 미세 기능에 액세스할 수 있습니까?

·  클램핑 중에 벽이 얇은 부분이 변형됩니까?

·  내부 버(Burr)를 제거하고 검사할 수 있나요?

·  모든 표면에 지정된 표면 마감이 필요한가요?

·  각 임계 공차를 안정적으로 측정할 수 있습니까?

·  재료, 청소 및 포장 요구 사항이 명확하게 정의되어 있습니까?

안정적으로 검사할 수 없는 공차는 생산 후에 발견하기보다는 DFM 중에 논의해야 합니다.

의료용 미세 가공에 관리된 품질 시스템이 필요한 이유

의료기기 공급업체의 경우 가공 능력은 공급업체 자격의 한 부분일 뿐입니다.

품질 시스템, 추적성, 프로세스 제어, 검사 및 위험 기반 제조 관행도 중요합니다.

ISO 13485:2016  은 특히 의료기기 조직 및 관련 공급업체를 대상으로 하는 국제적으로 인정받는 품질 관리 표준입니다. ISO는 이 표준이 의료 기기의 설계, 생산, 설치, 서비스 및 관련 서비스와 관련된 조직을 위한 것이라고 명시하고 있습니다.

엔지니어링 또는 조달 팀의 경우 이는 공급업체의 품질 시스템이 프로토타입 가공 성능뿐만 아니라 장기적인 제조 역량을 평가하는 중요한 부분이 됩니다.

FAQ: 내시경 부품 미세 가공

Q1:소형 내시경 부품에는 어떤 CNC 공정이 가장 적합합니까?

스위스 선삭은 소형 원통형 부품과 벽이 얇은 튜브에 적합한 경우가 많은 반면, 5축 CNC 밀링은 복잡한 광학 하우징과 다면 형상에 유용합니다. 최상의 프로세스는 부품의 기능적 특징과 공차 요구사항에 따라 달라집니다.

Q2: 광학 하우징 동심도는 어떻게 제어됩니까?

중요 보어, OD 및 위치 지정 표면은 최소한의 설정 변경으로 제어된 데이텀 구조에서 가공되어야 합니다. 최종 검사에서는 각 치수를 독립적으로 측정하기보다는 이러한 특징 간의 관계를 확인해야 합니다.

Q3:벽이 얇은 튜브는 어떻게 변형으로부터 보호됩니까?

변형을 줄이기 위해 왜곡이 적은 워크홀딩, 긴밀한 공구 지지, 균형 잡힌 재료 제거, 마감 처리 제어, 언클램핑 후 검사 등이 일반적으로 사용됩니다.

Q4: 내시경 부품에 일반적으로 사용되는 재료는 무엇입니까?

316L 스테인리스강, 304 스테인리스강, 티타늄, 알루미늄 합금 및 PEEK와 같은 선택된 엔지니어링 폴리머는 응용 분야, 멸균 환경, 기계적 요구 사항 및 적용 가능한 생체 적합성 요구 사항에 따라 고려될 수 있습니다.

Q5:DFM 검토에는 어떤 도면이 필요합니까?

STEP 모델과 치수가 지정된 PDF 도면이  최고의 출발점을 제공합니다. 가능한 경우 재료, 수량, 중요 공차, 표면 마감, 청결 요구 사항 및 조립 정보도 포함되어야 합니다.

내시경 구성 요소에 대한 무료 DFM 검토를 받으세요

 다왕정밀은 통해 까다로운 의료 및 고정밀 애플리케이션을 위한 정밀 CNC 가공을 제공합니다. ISO 13485 인증 의료기기 품질 관리 시스템을 .

우리의 엔지니어링 초점은 다음과 같습니다.

·  미세 공차 CNC 가공

·  광학 하우징 가공

·  얇은 벽 부품 제조

·  생체적합성에 초점을 맞춘 소재 선택

·  Burr 및 파티클 제어

·  철저한 청정도 관리

·  정밀검사 및 추적성

개발하는 경우 내시경 부품, 광학 하우징, 얇은 벽 튜브, 렌즈 홀더, 정렬 슬리브 또는 의료 영상 장비용 기타 부품을 보내십시오 . STEP/PDF 도면을  당사 엔지니어링 팀에

제조 가능성에 대한 설계를 검토하고, 잠재적인 가공 위험을 식별하며, 24시간 이내에 답변과 함께 무료 DFM 평가를 제공합니다..

지금 STEP/PDF 도면을 당사 엔지니어링 팀에 보내십시오.