運(yùn)籌帷幄——髖關(guān)節(jié)植入物磨削
2022-3-7 來源：ANCA 作者：-
到 2026 年，隨著全球老齡人口持續(xù)增長(zhǎng)，髖關(guān)節(jié)骨科手術(shù)的數(shù)量預(yù)計(jì)將以每年 5%的速度增長(zhǎng)。手術(shù)所用器械和組件的需求量也隨之增長(zhǎng)。為此，ANCA聯(lián)合砂輪制造商Tyrolit，共同開發(fā)了針對(duì)股骨球磨削的工藝。新工藝基于市場(chǎng)領(lǐng)先的MX7 Linear磨床，使用專業(yè)的機(jī)械控制和應(yīng)用技術(shù)，能夠生產(chǎn)質(zhì)量和一致性都非常出色的股骨球產(chǎn)品。
圖 1：包括股骨球的骨科髖關(guān)節(jié)植入物
醫(yī)療行業(yè)的客戶和市場(chǎng)非常重視產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。對(duì)于永久性植入人體的骨科植入物來說，更是如此。客戶需要絕對(duì)信任所使用的產(chǎn)品，而這就需要對(duì)制造工藝有絕對(duì)的信心。
髖關(guān)節(jié)植入物中的股骨球要有較高的性能，圓度、尺寸和表面光潔度的一致性都是關(guān)鍵的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，ANCA在其MX7 Linear磨床上開發(fā)了新的工藝，包含了磨削、研磨和最終拋光一系列工序，得到了表面光潔度小于 0.01µm Ra，零件圓度小于 3µm的股骨球。
圖 2：成品球的表面光潔度測(cè)量值<0.01 µm Ra
第一步是將初始零件精確磨削到合適尺寸。這一步使用電鍍CBN砂輪進(jìn)行磨削，去除零件上的余料。精確磨削放寬了對(duì)棒料零件的公差要求，把上游工藝變的更加容易。
接下來是一系列精細(xì)研磨工序，可逐步改善球體的表面光潔度。這里ANCA 應(yīng)用工程師和砂輪制造商Tyrolit 合作開發(fā)了新的技術(shù)，能生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的股骨球。
Tyrolit 砂輪是股骨球生產(chǎn)的專用砂輪，但存在生產(chǎn)過程中磨損嚴(yán)重的問題。ANCA設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了磨床上的LinX 直線電機(jī)、控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)和砂輪運(yùn)動(dòng)的CNC和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在處理砂輪磨損這一問題上也有自己的優(yōu)勢(shì)。ANCA系統(tǒng)工程師專門開發(fā)了一種全新的控制算法。操作員能對(duì)研磨砂輪施加在股骨球上的力進(jìn)行編程。有了這個(gè)可編程的力，砂輪在有磨損的情況下仍能以恒定的速度進(jìn)行磨削。研磨使用的三種不同的 Tyrolit 砂輪都可以用各自不同的磨削力參數(shù)進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)鏡面光潔度和一致的零件尺寸公差要求。
圖 3：股骨球研磨操作
此外，ANCA還開發(fā)了砂輪自動(dòng)測(cè)量功能，無論砂輪在上一次研磨操作后磨損了多少，都確保每次研磨操作從正確的進(jìn)給位置開始。確保了質(zhì)量的一致性。
最后一步是拋光操作，要在球的作用面做出鏡面級(jí)光潔度。這一步驟對(duì)于減少產(chǎn)品機(jī)械摩擦和磨損至關(guān)重要。
圖 4：MX7 Linear 股骨球拋光過程前后對(duì)比
事實(shí)證明ANCA的MX7 Linear是股骨球磨削的理想磨床。它的六砂輪組更換器能讓磨削、研磨和拋光操作在一次設(shè)置中完成。此外，用于股骨球生產(chǎn)的配件可以很容易地切換生產(chǎn)其他刀具。因此，用戶可以輕松地將磨床用于其他研磨應(yīng)用，將股骨球生產(chǎn)作為市場(chǎng)和商業(yè)模式的補(bǔ)充，而無需單獨(dú)購(gòu)買專用機(jī)器。MX7 Linear是外科旋轉(zhuǎn)刀具、鉆頭和鉸刀以及股骨髖部銼刀生產(chǎn)的理想磨床。這樣，一臺(tái)磨床就能實(shí)現(xiàn)所有應(yīng)用，大幅提高您在醫(yī)療整形外科市場(chǎng)的占有率。
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