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运筹帷幄——髋关节植入物磨削

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到2026年,随着全球老龄人口持续增长,髋关节骨科手术的数量预计将以每年5%的速度增长。手术所用器械和组件的需求量也随之增长。为此,ANCA联合砂轮制造商Tyrolit,共同开发了针对股骨球磨削的工艺。新工艺基于市场领先的MX7 Linear磨床,使用专业的机械控制和应用技术,能够生产质量和一致性都非常出色的股骨球产品。
 
  图 1:包括股骨球的骨科髋关节植入物
 
医疗行业的客户和市场非常重视产品的质量和一致性。对于永久性植入人体的骨科植入物来说,更是如此。客户需要绝对信任所使用的产品,而这就需要对制造工艺有绝对的信心。
 
髋关节植入物中的股骨球要有较高的性能,圆度、尺寸和表面光洁度的一致性都是关键的质量标准。为了实现这一目标,ANCA在其MX7 Linear磨床上开发了新的工艺,包含了磨削、研磨和最终抛光一系列工序,得到了表面光洁度小于0.01µm Ra,零件圆度小于3µm的股骨球。
 

图2:成品球的表面光洁度测量值<0.01 µm Ra
 


第一步是将初始零件精确磨削到合适尺寸。这一步使用电镀CBN砂轮进行磨削,去除零件上的余料。精确磨削放宽了对棒料零件的公差要求,把上游工艺变的更加容易。

接下来是一系列精细研磨工序,可逐步改善球体的表面光洁度。这里ANCA 应用工程师和砂轮制造商 Tyrolit 合作开发了新的技术,能生产出质量稳定的股骨球。

Tyrolit砂轮是股骨球生产的专用砂轮,但存在生产过程中磨损严重的问题。ANCA设计和生产了磨床上的LinX 直线电机、控制机械运动和砂轮运动的CNC和伺服驱动系统,在处理砂轮磨损这一问题上也有自己的优势。ANCA系统工程师专门开发了一种全新的控制算法。操作员能对研磨砂轮施加在股骨球上的力进行编程。有了这个可编程的力,砂轮在有磨损的情况下仍能以恒定的速度进行磨削。研磨使用的三种不同的 Tyrolit 砂轮都可以用各自不同的磨削力参数进行编程,以实现镜面光洁度和一致的零件尺寸公差要求。
 

图3:股骨球研磨操作


此外,ANCA还开发了砂轮自动测量功能,无论砂轮在上一次研磨操作后磨损了多少,都确保每次研磨操作从正确的进给位置开始。确保了质量的一致性。

最后一步是抛光操作,要在球的作用面做出镜面级光洁度。这一步骤对于减少产品机械摩擦和磨损至关重要。


  
图 4:MX7 Linear 股骨球抛光过程前后对比
 

事实证明ANCA的MX7 Linear是股骨球磨削的理想磨床。它的六砂轮组更换器能让磨削、研磨和抛光操作在一次设置中完成。此外,用于股骨球生产的配件可以很容易地切换生产其他刀具。因此,用户可以轻松地将磨床用于其他研磨应用,将股骨球生产作为市场和商业模式的补充,而无需单独购买专用机器。MX7 Linear是外科旋转刀具、钻头和铰刀以及股骨髋部锉刀生产的理想磨床。这样,一台磨床就能实现所有应用,大幅提高您在医疗整形外科市场的占有率。
 

1 十二月 2021