Создание эффективного производственного процесса для бедренных шариков

После шлифования операция хонингования улучшает качество поверхности перед окончательной полировкой. Автоматический процесс измерения круга помогает гарантировать, что каждая операция хонингования начинается с правильной позиции подачи.
Фото:АНКА

По оценкам экспертов медицинской отрасли, количество ортопедических операций на тазобедренном суставе будет увеличиваться на 5% в годовом исчислении до 2026 года. Это неудивительно, учитывая растущее старение населения во всем мире. С этой тенденцией возникнет повышенный спрос на устройства и компоненты для поддержки этих процедур, а также оборудование для их производства. Одним из примеров является процесс обработки ANCA для шлифования бедренных шаров, разработанный совместно с производителем шлифовальных кругов Tyrolit. Утверждается, что этот процесс обеспечивает качество и постоянство готового бедренного шарика с использованием специализированного управления станком и технологии на линейном шлифовальном станке с ЧПУ ANCA MX7.

Для эффективной работы бедренных шариков, используемых в имплантатах для замены тазобедренного сустава, требуется постоянство округлости, размера и чистоты поверхности. Чтобы добиться этого, ANCA разработала процесс на своем станке MX7 Linear, который применяет серию последовательных операций шлифования, хонингования и окончательной полировки в одной и той же рабочей зоне. Результатом является шероховатость поверхности шарика Ra менее 0,01 микрона и округлость детали менее 3 микрон.

Первым шагом в этом процессе является точное шлифование исходной детали до нужного размера. С помощью шлифовальных кругов из CBN с покрытием излишки материала удаляются с черновой токарной детали. Эта операция упрощает предшествующие процессы за счет ослабления требований к допускам для детали во время шлифования.

Далее следует серия процессов тонкого хонингования, которые постепенно улучшают качество поверхности. Инженеры-технологи из ANCA и Tyrolit объединили усилия для разработки процесса, обеспечивающего стабильные результаты производства бедренного шарика.

Хотя колеса Tyrolit были специально разработаны для использования с бедренными шариками, износ происходит естественным образом в процессе производства. По словам ANCA, у компании есть хорошие возможности для решения этой задачи, поскольку она является разработчиком и производителем собственных линейных двигателей LinX, а также систем ЧПУ и сервоприводов, которые управляют движением станка и шлифовального круга. Системные инженеры ANCA разработали новый алгоритм управления для этого приложения, который позволяет оператору программировать желаемые усилия, прилагаемые хонинговальным кругом к бедренному шарику. Благодаря этому запрограммированному усилию колесо входит в шарик с постоянной скоростью по мере его износа. Для трех разных используемых кругов Tyrolit можно запрограммировать собственный уникальный параметр силы шлифования для достижения зеркального блеска поверхности и постоянного допуска на размер детали.

Последняя операция полировки обеспечивает зеркальное рабочая поверхность бедренного шарика. Фото:АНКА

Кроме того, был разработан автоматический процесс измерения круга, чтобы гарантировать, что каждая операция хонингования начинается с правильной позиции подачи. Говорят, что это обеспечивает стабильность процесса независимо от износа круга после каждой операции хонингования.

Окончательная полировка – это последний этап, придающий зеркальный блеск рабочей поверхности шара. Это очень важно для сведения к минимуму механического трения и износа конечного тазобедренного имплантата.

Поверхность готовых шаров Ra менее 0,01 мкм. Кредит Фотографии:АНКА

ANCA MX7 Linear оснащен устройством смены пакетов с шестью роликами, которое позволяет выполнять все операции по шлифовке, хонингованию и полировке за один установ. Кроме того, инструменты, используемые для производства бедренных шариков, могут быть легко заменены для производства режущих инструментов. В результате, вместо того, чтобы покупать специальный станок для производства бедренных шариков, производители могут использовать свой станок для других шлифовальных операций с ЧПУ, которые дополняют их рыночную и бизнес-модель. Например, на одном и том же станке MX7 Linear можно затачивать хирургические фрезы, сверла и развертки, а также бедренные рашпили.