Прецизионная обработка для медицинской промышленности

Соблюдение строгих требований к качеству обработки медицинских деталей может представлять собой проблему, с которой справится не каждая машина.

Поскольку спрос на достижения в области медицины продолжает расти, в основном из-за увеличения среднего возраста населения, производителям медицинских услуг приходится идти в ногу со временем. Хотя эти производители могут быть естественно привлечены к новым разработанным машинам для удовлетворения потребностей клиентов в более эффективном производстве сложных деталей, они не должны удивляться результатам, которые они могут получить от машины, которая зарекомендовала себя с течением времени.

Изготовление машин для изготовления медицинских деталей

Bumotec — производитель обрабатывающих центров, токарно-фрезерных и передаточных станков. Он входит в состав Starrag Group — государственной компании со штатом 1800 сотрудников, базирующейся в Швейцарии, но имеющей производственные мощности там, а также во Франции, Германии и Великобритании. 2001.

Bumotec — одна из восьми основных компаний группы, специализирующаяся на производстве медицинских и микромеханических деталей. Первоначально он был разработан для часовой промышленности и со временем расширил сферу применения аналогичных деталей в других отраслях. Будь то многокомпонентное/малосерийное или серийное производство, детали, как правило, имеют высокую стоимость и небольшие сложные формы.

Высокоточный токарно-фрезерный станок Bumotec FTLs191-RP (сокращенно s191), флагманский станок компании Bumotec, предназначенный для изготовления готовых деталей из прутка, хорошо зарекомендовал себя при обработке медицинских и микромеханических деталей, а также полупроводников, боеприпасов и других сложных деталей. микрокомпоненты, такие как в часовой промышленности. Это взгляд на то, как машина завоевала популярность в производстве частей головки бедренной кости для ряда медицинских производителей.

Производство деталей «от заготовки до коробки»

Токарно-фрезерный станок FTLs191-RP позволяет обрабатывать высокоточные медицинские и микромеханические детали от прутка до коробки за одну операцию.

Модель s191 была разработана 15 лет назад для работы со сложными формами, которые включают либо шлифовку, либо размерный допуск до четырех знаков после запятой — дорогостоящие детали. Он обычно используется со сложными материалами, такими как титан, Waspaloy, керамика, стекло, кварц, инконель и нержавеющая сталь. Станок стандартно поставляется с толкателем прутка, но в США чаще всего оснащается устройством подачи прутка и конвейером для стружки. Также можно использовать загрузчик поддонов.

Одно из преимуществ станка, которое выделяется, — это перематывающий узел, полный противошпиндель, который работает как опрокидывающая станция, позволяя обрабатывать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Несмотря на то, что это семиосевой станок (с одновременной обработкой по пяти осям), он доступен исключительно с системой управления Fanuc 31i-B5 в качестве решения для упрощения его работы. Компания рассматривает этот станок как глобальный, поэтому она сделала этот станок стандартом управления FANUC из-за его международной известности, а также его способности управлять каждой осью движения при производстве прецизионных деталей.

Линейный двигатель с прямым приводом вращающего момента имеет мощность 25 л.с. по главной оси C, 15 л.с. по оси B и 12 л.с. по оси B (для безопасности OSHA в нем используются шариковые винты в двух местах, но только для позиционирования, а не для оси обработки). Шпиндель обратного захвата находится на одной линии с осью C и имеет почти такое же усилие. Но как только он получает заготовку от C, его можно переориентировать для обработки детали вертикально.

В станке имеется блок перемотки — полноценный контршпиндель, работающий как станция опрокидывания, что позволяет выполнять обработку как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Другим вариантом являются тиски с двумя губками, которые устанавливаются рядом с противоположным шпинделем, которые также можно использовать для захвата работы. Если встречный шпиндель не нужен для токарной обработки, тиски могут взять деталь из отрезка, переориентировать ее и удерживать для фрезерных работ.

Большинство станков, основанных на цангах, продаются как фрезерные решения с подачей прутка, но они также могут быть настроены для необработанных заготовок. Они могут работать с прутками диаметром от 32 мм до 65 мм. Bumotec тесно сотрудничает с Hainbuch и другими поставщиками для создания быстросменных решений, которые устраняют необходимость в производстве и загрузке приспособлений. Быстрая настройка и переналадка позволяют машине хорошо вписаться в среду прототипов с большим количеством миксов и небольшими объемами.

Гибкость, обеспечиваемая цанговой системой, и возможность производить детали «от прутка до коробки», как продвигает компания, соответствуют потребностям клиентов, многие из которых имеют медицинскую аккредитацию ISO и/или аккредитацию FDA. Они требуют возможности показать установленный процесс, который можно перенести и воспроизвести на нескольких машинах, который достигается с неизменной точностью, от настройки до переключения, на одной платформе.

Станок также имеет возможности измерения в устройстве смены инструмента.

Устройство смены инструмента может иметь до трех уровней, по 30 инструментов на каждом уровне.

Используя технологию Renishaw, оптический датчик OMP400 измеряет деталь, а контактный датчик для наладки инструмента TS27R проверяет инструмент на поломку по длине и диаметру. Это компактная машина, но она обеспечивает хорошую жесткость при весе 10 000 фунтов. Стандартная скорость вращения шпинделя составляет 30 000 об/мин, с опцией 40 000 об/мин, а линейные приводы обеспечивают ускорение 1,2G. Используя стиль свадебного торта, трехуровневую карусель, устройство смены инструмента может вместить 90 инструментов (по 30 на валик).

Как обработать головку бедренной кости

В то время как s191 используется для ряда сложных деталей для различных отраслей промышленности, одно приложение хорошо демонстрирует все его возможности. Во время операции по замене тазобедренного сустава (выполняемой для облегчения артритной боли или иногда в качестве лечения переломов шейки бедра) головка бедренной кости — шар на верхнем конце бедренной кости (бедренная кость) — заменяется протезом. Компания Bumotec специализируется на адаптации машин для таких процессов, как производство головки бедренной кости, и нашла хорошую рыночную нишу для поставщиков медицинских изделий, которым требуются эти детали.

По словам компании, процесс «под ключ», который она разработала для этих деталей, отличается от того, как они производились в прошлом. Он использует блок повторного приема для манипулирования деталью в рабочей зоне, перемещая ее от прутка до готового изделия, включая токарную обработку, фрезерование, шлифование и суперфинишную обработку. Семейство головок бедренных костей включает в себя три разных размера, изготовленных из хромокобальтового стержня. Различные диаметры прутков и цанг используются для обработки деталей разных размеров, но программа и инструменты остаются прежними. Шлифовальные круги также можно регулировать от 28 мм до 35 мм.

Головка бедренной кости, изготовленная из хромокобальтового прутка, требует токарной обработки, фрезерования, шлифовки и суперфинишной обработки.

Во время изготовления детали первая станция, главный шпиндель, обрабатывает внутренний диаметр, торцевую часть и начальные этапы наружного диаметра. Затем контршпиндель получает деталь с цангой Отте, цангой марки, предназначенной в первую очередь для тонкостенных заготовок, которая позволяет зажимать либо внутренний, либо внешний диаметр. При отсечении головки бедренной кости ее зажимают, расширяя внутренний диаметр. На этом этапе сфера детали вырезается, начиная с горизонтального положения (для лучшего удаления стружки), затем поворачивается в вертикальное положение. Наносятся три разных зернистости шлифовального круга, а затем полировка и финишная обработка завершают деталь на станке.

Финишная обработка детали составляет 4 микрона, и на ее изготовление уходит около 12 минут. Настоящая ценность машины заключается в ее автономном характере при производстве таких деталей, как головка бедренной кости. Программа уже написана. После того, как прутки загружены, машина практически не требует контроля. Пока материал доступен и в устройстве смены инструмента поддерживается новый инструмент, станок может продолжать производить продукцию бесконечно долго. Устройство смены инструмента расположено за пределами рабочей зоны, поэтому инструменты можно менять на любом этапе процесса.

Когда машина работает без присмотра, оператор может быть перепрофилирован для выполнения других задач в течение дня. Он или она может одновременно управлять тремя или четырьмя машинами или участвовать в других проектах. Станок «под ключ» может обеспечить надежный, воспроизводимый процесс, который требует минимального контроля. Приступая к работе, он сразу же производит детали, а четко определенный процесс можно легко перенести в другое место для обеспечения воспроизводимости процесса.

Погрузка на поддоны

В демонстрационном зале Bumotec машина s191 оснащена укладчиком на поддоны, а не устройством подачи прутка для производства головки бедренной кости. За один раз загружаются десять поддонов, на каждом от 20 до 30 заготовок (в зависимости от размера детали). Ось B используется как для механической обработки, так и для манипулирования деталями. Используя державку HSK 40, ось B выполняет токарные и фрезерные операции в процессе обработки. Но как только деталь готова, текущий инструмент заменяется двухкулачковым захватом Schunk. Поддон возвращается в рабочую зону, а ось B захватывает шар и загружает его обратно на поддон. Цель состоит в том, чтобы отвлечь людей от машины и позволить процессу позаботиться о себе.