Biuletyn Sharp E Marzec 2025

Prawdziwa optymalizacja obróbki medycznej często wymaga specjalistycznych frezów, a nie ma lepszego modelu do ich projektowania i peodukcji niż ARCH Cutting Tools, z siedzibą w Warren, Michigan, USA.

Weźmy na przykład zadanie obróbki polietylenowej wkładki piszczelowej. Jak wyjaśnił Jim Gray, północno-wschodni regionalny dyrektor operacyjny ARCH Cutting Tools, prawie zawsze było to wykonywane za pomocą pojedynczego, płaskiego ostrza zamontowanego w uchwycie, aby zmaksymalizować kąt cięcia. Jednak, jak powiedział Gray, taka konstrukcja często tworzy linie na powierzchni lub efekt „skórki pomarańczy” z powodu przypalenia, ponieważ nie tnie polietylenu tak czysto, jak jest to pożądane. Prosty rowek również wywiera dużą siłę na obrabiany element przy każdym obrocie.

Zespół Graya wykorzystał swoją wiedzę oraz oprogramowanie ANCA do stworzenia unikalnego 3-ostrzowego freza spiralnego o średnicy 1½” (38,1 mm) z węglika spiekanego, o wysokim kącie spirali i wieloma promieniami wzdłóż profilu. Szlifują go na maszynie ANCA MX7, używając tuzina ściernic, aby uzyskać lustrzane wykończenie i krawędź tniącą „ostrzejszą niż żyletka”, jak opisał to Gray. „Potrzebna jest bardzo ostra krawędź, aby idealnie i czysto przeciąć plastik. Nawet ziarno diamentu, które przechodzi przez krawędź tniącą, pozostawiając niewielki wiór, będzie widoczne na płytce. Sprawdzamy te narzędzia pod mikroskopem, aby potwierdzić, że krawędź jest ostra i czysta”. Gray dodał, że ich spiralna konstrukcja również rozkłada siły skrawania, w przeciwieństwie do prostego rowka. Podsumowując, rozwiązanie ARCH Cutting Tools zapewnia doskonałe wykończenie części, wyższą wydajność i dłuższą żywotność narzędzia.

Powielanie doskonałości

Gray zwrócił również uwagę, że oprócz pomocy w projektowaniu narzędzi pochodzącej z oprogramowania ANCA, które obejmuje pełną symulację 3D, funkcja ToolDraft umożliwia szczegółową dokumentację kontroli procesu. „Zamiast polegać na rysunkach 2D na hali produkcyjnej”, wyjaśnił Gray, „ToolDraft daje nam możliwość rozplanowania każdego aspektu narzędzia i wymaganych ściernic. Jedna strona obejmuje kształt wpustu, ze ściernicą do obróbki zgrubnej, ściernicami do obróbki wykańczającej i wszelkimi informacjami związanymi z rowkowaniem. Kolejna strona obejmuje profilowanie, ponownie ze wszystkimi kształtami i danymi ściernic oraz wymaganymi kątami prześwitu, szerokością powierzchni i innymi geometriami narzędzia. I tak dalej dla powierzchni czołowej. Do każdego rysunku dodajemy również notatki, aby zapewnić szczegółowe informacje na temat tego, co jest istotne dla tego narzędzia...co naprawdę sprawia, że działa.
 
„Uwielbiamy to, co robi dla nas ToolDraft. Ponieważ jeśli wszystko, co umieszczasz na podłodze, to rysunek 2D z zewnętrzną średnicą lub kształtem narzędzia, operator może powiedzieć: „To narzędzie jest dobre. Nadaje się do druku”, podczas gdy w rzeczywistości korpus jest cienki, a pochylenie niewłaściwe. Jest tak wiele rzeczy, które wpływają na to, dlaczego zaprojektowaliśmy narzędzie w określony sposób, że jeśli nie dostarczymy operatorowi pełnych informacji, każdy może mieć inną opinię na temat tego, co stanowi prawidłową kopię. Obiecaliśmy naszym klientom, że bez względu na to, jaka osoba i jaka maszyna szlifuje ich narzędzie, za każdym razem otrzymają to samo narzędzie. A jedynym sposobem, w jaki możemy dotrzymać tej obietnicy, jest dokumentacja, którą stworzyliśmy za pomocą ToolDraft”.
 
Gray dodał, że chociaż możliwe jest szlifowanie takich narzędzi za pomocą maszyny napędzanej śrubą kulową, znacznie łatwiej jest je produkować przy użyciu nowszej technologii silników liniowych ANCA. „Silniki liniowe zdecydowanie zmieniły nasz świat, jeśli chodzi o wykończenia i przejścia dla frezów profilowych” - wyjaśnił. „Ułatwiają one szlifowanie profilu, zwłaszcza w przypadku narzędzi takich jak frezy kłykciowe, ponieważ wiele promieni przechodzi w górę i nad krawędzią. Jeśli szlifujesz tylko w jednym kierunku, maszyna ze śrubą kulową jest w porządku. Jeśli jednak trzeba wykonać wiele promieni z przodu i wiele promieni z tyłu, ten niewielki luz lub zużycie śrub kulowych zmusi do walki, dopóki wszystko nie zostanie ustawione i wyregulowane. Natomiast w przypadku maszyny z silnikiem liniowym jest to prawdą od samego początku”.
 
Nie wszystkie frezy kulowe są sobie równe

Przechodząc do trzpieni biodrowych, Gray powiedział, że obróbka w górę i nad tymi częściami wymaga frezów z czołem kulistym, w których promień i jego przejście do średnicy zewnętrznej muszą być idealne. Frezowanie powierzchni czołowej musi również stykać się dokładnie w środku. „Jakiekolwiek niedopasowanie w środku końcówki kulistej spowoduje powstanie linii na trzpieniu biodrowym, a to jest niedopuszczalne”. Dodał, że każdy błąd w promieniu spowoduje zniekształcenie geometryczne profilu części. „Skanujemy cały promień, aby upewnić się, że jest prawidłowy”.

Trzpienie biodrowe są zazwyczaj wykonane z tytanu i chromu kobaltowego, wyjaśnił Gray. Materiały te są wystarczająco trudne, ale Gray powiedział, że nowe stopy tytanu drukowane w 3D od wiodących dostawców medycznych są jeszcze trudniejsze w obróbce. Są porowate, aby ułatwić integrację z kością pacjenta, co zasadniczo gwarantuje przerwanie cięcia. Materiał ten jest również wysoce ścierny. W związku z tym minimalizacja zmian narzędzi i zwiększenie prędkości produkcji w celu osiągnięcia akceptowalnego poziomu wydajności wymaga rozwiązania inżynieryjnego, takiego jak ARCH Cutting Tools.

Szybka realizacja niestandardowych narzędzi i ostrzenia

W innym przykładzie, w którym firma ARCH Cutting Tools przyszła z pomocą, klientowi nagle zabrakło importowanego frezu z wymienną głowicą podczas produkcji. ARCH Cutting Tools dostarczyło zaprojektowaną na zamówienie wersję z pełnego węglika spiekanego z powłoką w mniej niż 48 godzin. W innym przypadku ARCH Cutting Tools stworzyło wieloetapowy pogłębiacz, który łączył 6 różnych operacji w jednym narzędziu do obróbki tytanu i nadstopów. Oba przykłady ponownie wskazują na siłę połączenia doświadczonych szlifierzy z oprogramowaniem i maszynami ANCA w celu produkcji wysokiej jakości urządzeń medycznych, które poprawiają jakość życia ludzi.

Kolejnym takim obszarem jest regeneracja. ARCH Cutting Tools nie tylko niezawodnie przywraca używane narzędzia do nowego stanu, ale Gray powiedział, że istnieje wiele przypadków, w których faktycznie ulepszyli oni oryginalne narzędzie. „Jeden z naszych większych klientów z branży medycznej kupił fasetowane wiertło od jednego ze światowych liderów w dziedzinie narzędzi skrawających” - wspomina Gray. „Wiertło było używane do obróbki tytanu, a my nałożyliśmy na nie ostrze walcowe i wprowadziliśmy kilka innych zmian w geometrii, które sprawiły, że ponownie szlifowane wiertło działało lepiej niż nowe narzędzia”.

W tym kontekście Gray pochwalił zintegrowany laser ANCA do automatycznego sprawdzania i korygowania błędów w biciu narzędzia oraz możliwości sondowania ANCA. Oprócz sondowania otworów chłodziwa w celu zapewnienia prawidłowej orientacji narzędzia do ponownego szlifowania, Gray powiedział, że ANCA ułatwia sondowanie całego profilu punktu, aby umożliwić szlifowanie K-land, co jest notorycznie trudnym zadaniem. „Dostosowujesz liczbę punktów wzdłuż krawędzi” - wyjaśnił Gray. „A jeśli produkujesz narzędzie, możesz sondować profil raz i przechowywać te dane. Od tego momentu nie ma potrzeby ponownego sondowania, aby uzyskać dobry K-land, dopóki zużycie koła nie stanie się czynnikiem”.

Gray dodał, że zużycie kół może powodować różnice w K-land, ale ponownie wskazał na łatwość ponownego sondowania profilu w celu dokonania regulacji, a także na istnienie sond kół w maszynach ANCA. „Sonda koła jest absolutnie niesamowita, ponieważ eliminuje błąd ludzki i jest naprawdę dokładna” - powiedział Gray. Starsza metoda wykorzystuje pręt pomiarowy, a Gray wspomina, że operatorzy zbyt często zapominali, której orientacji powinni użyć i niszczyli drogie koła.

Nauka o produktywności

Jak ujął to Gray, ARCH Cutting Tools musi być szybkie, aby być konkurencyjne, a to wymaga procesu, który jest „aż do nauki”. Chodzi tu na przykład o dopasowanie różnych specyfikacji ściernic do różnorodnych materiałów, z których wykonane są narzędzia, odpowiednie rozmieszczenie chłodziwa i elastyczne wsparcie dla narzędzi. W tej ostatniej kategorii, Gary pochwalił przesuwny stabilizator osi P ANCA i powiedział, że w niektórych trudnych zastosowaniach używają Arobotech, który chwyta narzędzie w 3 punktach i dostosowuje się do zmian średnicy, gdy oś P porusza się pod ściernicą, zapewniając wsparcie. „To wszystko daje nam przewagę, aby móc wykonywać te narzędzia” - podsumował Gray. „Praktycznie eliminują bicie i pozwalają nam pracować szybciej”.

Gray nie szczędzi jednak pochwał dla oprogramowania symulacyjnego ANCA, nazywając je „najwspanialszym narzędziem... Kiedyś szliśmy do maszyny na ślepo. Skończyłoby się na złomowaniu półfabrykatów, aby rozgryźć te złożone narzędzia bezpośrednio przy maszynie. Dzięki oprogramowaniu ANCA można tworzyć złożone narzędzia przed wejściem na maszynę, a po uruchomieniu pierwszej części jest się bliskim ideału”.
Od kreatywnego projektowania narzędzi, przez wydajną konfigurację i obsługę maszyny, po ścisłą kontrolę jakości, ARCH Cutting Tools konsekwentnie daje przykład tego, co jest potrzebne, aby sprostać wyzwaniom związanym z obróbką komponentów medycznych.
 

ARCH Cutting Tools produkuje unikalny 3-ostrzowy frez spiralny z węglików spiekanych, który zapewnia niezrównane wykończenie części, wyższą wydajność i dłuższą żywotność narzędzia podczas obróbki polietylenowej płytki piszczelowej.


Te frezy kuliste (do obróbki trzpieni biodrowych) charakteryzują się doskonałym przejściem od promienia kuli do średnicy zewnętrznej oraz szczeliną czołową, która styka się dokładnie w środku.
 

Firma ARCH Cutting Tools dostarczyła ten zaprojektowany na zamówienie, pełnowęglikowy frez do gniazd kluczy, z powłoką, w mniej niż 48 godzin.
 

Firma ARCH Cutting Tools stworzyła ten wieloetapowy pogłębiacz, aby połączyć 6 różnych operacji w jednym narzędziu do obróbki tytanu i nadstopów.
 

Ten złożony frez trepanacyjny został stworzony w celu zaspokojenia pilnej potrzeby cięcia materiałów nieżelaznych stosowanych w sprzęcie do oddychania. Narzędzie charakteryzuje się bardzo dokładnym wykończeniem i nie pozostawia śladów na części. Gray poinformował, że „klient był zachwycony”
 

5 marca 2024