医疗制造的夹具、工具和测量方面的创新有助于应对医疗制造的挑战。
Hainbuch MANDO 心轴持有一个 ID用于加工的髋臼杯只有 4 毫米的夹紧区域，但没有标记零件。（由 Hainbuch 提供）“医疗制造”一词是一个宽泛的概念，并不是每一种产品都是用最严格的公差或最坚韧的材料生产的.但要求更高的应用正在推动工件夹持、工具和测量方面的有趣创新，这些创新值得一看。
紧紧抓住
在任何机加工操作中，最大限度地延长刀具寿命和赋予表面完成质量始于安全的工件夹持。在医疗制造中，目标可以是在制造的零件上进行镜面抛光om 不锈钢、钴铬合金、钛或陶瓷。幸运的是，威斯康星州德国镇的 Hainbuch America 和密歇根州奥本山的 Destaco 等公司提供的解决方案可在不损坏零件表面的情况下提供所需的刚度。从 Hainbuch 的 MANDO 芯轴系列中获取最新的微型芯轴。它使用分段夹紧衬套将零件的内径保持在直径小至 5.5 毫米（之前的限制为 8 毫米），并且衬套经过特殊处理以防止夹紧痕迹。
MANDO T212 征服了一个最近的挑战是转动髋关节植入物中使用的髋臼杯的球形轮廓。 Hainbuch 营销总监 Michael Larson 解释说，零件的延展性不锈钢需要高切削力，但即使是最小的夹紧痕迹也会报废零件。 MANDO T212 仅用 4 毫米的夹紧区域固定内径且没有尾架，因此客户能够在不损坏内径的情况下施加高切削力，然后进行超声波清洗
Larson 说，Hainbuch 还推出了 MAXXOS 心轴，它具有“六边形形状，用于对钛等难加工材料进行强力加工。该形状消除了加工时的任何初始扭曲或移动。”如上所述，稳定性是最大限度延长刀具寿命的关键（通过减少振动），Larson 指出这对钛合金尤为重要。 Hainbuch 的另一项有趣的创新是使用碳纤维增强塑料 (CFRP) 制成的夹头，即 MANOK 碳纤维。
Larson 说，它还使用 Hainbuch 独有的六角夹头（夹头），提供“20%比快速更换夹头夹头中使用的圆形夹头具有更大的夹紧力。它还具有出色的抗碎屑和灰尘污染能力，这在加工瓷器时非常关键。” MANOK 碳纤维比标准 MANOK plus 轻 58%，分别为 22 磅（9.98 千克）和 52 磅（23.6 千克），使机器主轴能够o 更快地加速和减速，从而提高生产率。
Larson 补充说，医疗批量往往较小，需要频繁转换，因此 Hainbuch 的系统使用户能够快速更改夹紧机构的尺寸，或接口到
Destaco 的美洲商业销售总监 Tom Mikrut 回应了医疗市场对灵活性的需求，并解释说“展望未来，更多人希望缩短运行时间一台设备上有两个、三个或四个不同的组件。”这推动了对工件夹具、分度系统和输送机的多功能性的需求，而 Destaco 或多或少地提供了所有这些功能。
例如，虽然以前客户可能对 Destaco Camco 分度器感到满意，但现在在两个固定位置之间将零件移入和移出机器，今天他更有可能投资于可以设置 f 的伺服驱动单元或不同的位置。
“Destaco 的 Camco GTB 伺服定位器仍然是零背隙，完全预加载，并且具有与纯机械单元相同的强度，”Mikrut 解释说，“但你可以改变位置全天任何时间。”该公司也在传送带上提供相同的技术。 “Camco 精密输送机在医疗市场的装配中变得非常流行，因为机器变得越来越精细，需要更多的站来进行检查、剔除和装配，”Mikrut 说。他补充说，医疗产品更加复杂，需要组装的部件更多，因此需要从旋转运动转向直线运动和精密输送机，以便在相同的占地面积内为用户提供更多站点。
Mikrut 说他的公司还推出了完整的不锈钢夹具产品系列，以满足在固定不锈钢医疗部件时防止生锈的需要。最近，它推出了E-Clamp，一种自动电动夹具。
“医疗制造商更喜欢它们，”Mikrut 说，“因为它们更清洁。如果可以的话，他们希望完全远离气动管路和压缩机。您可以直接在 iPad 上调整力和方向，夹具会与 PLC 通信，无论它是打开还是关闭以及它处于什么位置。您还可以在应用程序中随时轻松调整这些因素。”到目前为止，汽车世界已经更广泛地接受了这种通信功能，但 Mikrut 预计医学界会产生更大的兴趣，因为它“回答了‘我什么时候会处于危险之中’的问题？”夹子可以在第一时间告诉你某事是出错了，需要检查。”
快点
Cole Tooling Systems 的 Millstar BM4T 球头立铣刀加工股骨膝关节植入物。所有四个凹槽都集中在这个工具上，最大限度地提高材料去除率，同时保持良好的光洁度。（由提供Cole Tooling Systems)Millstar 的技术运营总监 Walter Stuermer 表示，钴铬合金和钛制成的骨科植入物通常是切削刀具最具挑战性的医疗应用”他补充说：“磨削是精加工其中一些部件的好方法，但我们正在努力消除尽可能多的磨削。Stuermer 指出粗加工和半精加工组合工具的创新以及“将不同的几何形状结合到精加工应用中。”
然而，这不仅仅是刀具几何形状，也不仅仅是纳米、细晶粒碳化物的使用。“我怎么强调都不为过涂层在延长刀具寿命及其随时间推移的一致性和可靠性方面的作用。这是第三条腿，”Stuermer 解释道。 Millstar 与涂层专家合作，通常使用物理气相沉积 (PVD) 来实现耐热性、硬度和耐磨性的最佳组合。
获得股骨膝关节植入物等零件所需的精细表面光洁度采用良好的球头立铣刀。但这导致许多人要么使用双刃刀具缓慢加工，要么使用四刃刀具进行有问题的加工，正如 Stuermer 解释的那样。 “理论上，四刃球头的速度应该是双刃版本的两倍。但传统上，在四刃工具上，两个刃会在靠近中心的位置停止。为了获得出色的表面光洁度，您必须进行精细的跨步。轻精加工走刀时，未到达中心的两个出屑槽很容易超出切削深度，因此实际上只是用两个出屑槽切削。如果进给率设置两次速度很快，以为您是用四个凹槽切割，光洁度会受到影响。”
此外，这种切割产生的小切屑往往会卡在凹槽末端和凹槽末端之间的缝隙中中心，然后拖过零件，留下标记。 Stuermer 说，解决方案是一种“真正的四刃”球头工具，所有四个刃都位于中心，Millstar 称之为 BM4T。 “您可以将进给速度加倍，因为您正在使用工具的所有四个排屑槽。另一个优势是切屑不会穿过零件。”
Stuermer 还观察到，医疗制造商拥有数百台机床，其主轴比其他行业常用的机器更小、刚性更低。这限制了他们可以有效使用的工具的大小。为了满足在不更换机器的情况下提高生产率的需求，Millstar 推出了新的 ABL 铣刀系列。这些工具在端面上具有大半径，ty通常与直径一样大，形成有时称为透镜形状的形状。
“您可以采用两倍的步距，但仍能获得相同的表面光洁度，”Stuermer 说。 “我们也在尝试将这种形状与侧面的桶形相结合。”他补充说，尽管与更易于加工的材料相比，这些材料可实现的表面进尺量可能较低，但“新的几何形状和涂层仍取得了显着改进，例如 [从] 300-400 sfm 钛精加工到700-900 sfm。”
目标涂层
Emuge 的 TiNox 材料专用立铣刀采用耐高温多层 PVD TiN /TiAlN 涂层，专为加工钛合金、镍基合金和不锈钢而开发。 （省由 Emuge 提供）位于马萨诸塞州西博伊尔斯顿的 Emuge 公司的铣削产品经理 Dan Doiron 也强调了刀具涂层的重要性。其 TiNox-Cut 材料专用立铣刀具有耐高温、PVD 应用的多层 TiN/TiAlN 涂层。 Doiron 表示，该系列专为加工钛合金、镍基合金和不锈钢而开发。产品范围包括具有可变槽间距（用于减振）的整体亚微晶粒硬质合金立铣刀；优化长切屑、坚硬材料的槽型；和带有粗糙表面（非抛光）的 h5 公差刀柄，以提供更大的夹持力。
“可提供粗加工和半精加工和精加工轮廓，”并且精加工器可提供长到直径的凹槽比例高达 4:1。 Doiron 补充说，其 Top-CUT VAR 通用立铣刀是“几乎所有材料和铣削策略的经济选择，因为它们具有特殊的几何特性。”现状；它们由优质实心微晶硬质合金制成，具有可变螺旋槽角度以减震、锥形芯径以增加稳定性以及高性能 AlCr 涂层以增加耐磨性和耐热性。
检查it Out
正如总经理 Mark Arenal 所说，医疗行业“非常注重质量，无论是从竞争的角度还是从希望向客户提供优质产品的角度来看”，这都不足为奇对于 L.S. Starrett Co. 位于加利福尼亚州拉古纳山的计量系统部门表示。 “在大多数情况下，他们还需要遵守 FDA 质量和安全标准。”实现良好的质量需要过程中和过程后测量，而光学比较仪长期以来一直是此类检查的关键仪器。 Arenal 表示 Starrett 相对较新的 HDV（水平数字视频）产品“将光学比较器提升到了一个全新的水平。”
使用传统的比较器，技术人员可以光学放大他想要检查的零件区域，并将轮廓与带有零件图纸的聚酯薄膜覆盖层进行比较，比例与镜头放大率相同。 （光源在零件后面，面向镜头。）但是“这是非常主观的，并且有可能出错，”Arenal 解释说。 “我们已经将这个过程数字化，因此操作员可以导入零件的 DXF 文件并将其以电子方式叠加在实时视频屏幕上。”
这种方法具有优势；一种是消除大部分（甚至全部）操作员的主观性。 “现在操作员可以确信零件的好坏，”Arenal 补充道。 “你会得到关于零件符合和不符合的离散数据。进行逆向工程更容易。而且你不必管理叠加层。” Starrett 提供不同程度的自动化，“从操作员开始决定零件是好是坏的系统决定并以完整的 CNC 模式运行。”另一个好处是 DXF 叠加层能够在带电部件移动通过视野时跟踪带电部件，以防部件不适合视野。
Starrett 的无人值守计量概念让机器操作员可以在车间检查零件，因此他们可以快速调整他们的过程。 （由 Starrett 提供）用户包括用于膝关节和髋关节以及接骨螺钉的骨科植入物制造商，仅举几例。 “他们将其用于过程测量，以改进过程并减少废品，”Arenal 解释道。 “根据您测量的特征数量，它可能会非常快。在膝盖的情况下，我们持有将膝关节放在旋转台上的固定装置上，并通过各种截面视图旋转膝盖，然后测量沿这些横截面的每个停止点的轮廓。这使我们能够有效地对零件进行 3D 测量。”
为了测量零件表面的特征（相对于边缘轮廓），施泰力提供了多种照明技术，包括暗场照明、同轴照明和分段 LED 照明。 Arenal 说：“整个想法是有效地照亮特征，使其脱颖而出，您可以抓住特征细节。我们的工具为用户提供了查看零件困难细节的选项。”例如，在具有黑色对黑色特征的模制零件上，只有通过以倾斜角度投射光线，特征的边缘才能在视觉上足够明显。 “这就是表面照明技术的用武之地，”他说。
虽然这些工具功能强大且软件界面直观，但此类情况需要聘请经验丰富的操作员来获取正确的信息。 “这是一个不断发展的技术水平，但重要的是工程师或操作员知道他们正在验证的部分并且他们实际上看到了正确的点，因为小特征的可变性有时非常接近其他细节，”阿雷纳尔说。 “在更具挑战性的应用中，我们并没有消除对合格技术人员设置零件程序的需求。”还可以集成用于测量的接触式探头，这是最好的方法，以及用于轮廓、轮廓和表面光洁度测量的激光传感器。
Arenal 补充说，所有 Starrett 系统都“可用于我们喜欢称之为的东西” '步行计量。'” “步行计量”对 Starrett 意味着两件事。首先是任何铣床/车床/磨床操作员都能够“参与其中”他的机器，把它放在车间附近的 Starrett 测量系统上，单击正确的零件程序，然后立即运行该零件，而不是将零件带到质量实验室并等待首件检验。 ”操作员可以快速对其机器或流程进行任何必要的调整。他说：“这是保持生产运转的一种更有效的方法。”
其次是无需任何预编程即可快速测量新零件的一些特征的能力。最后一项功能取决于 Starrett 软件的“可发现性”。 “这几乎就像使用智能手机的体验，所有机器都具有通用功能，”Arenal 解释道。 “一切都是触摸屏。”例如，如果可以看到小轮毂的整个螺栓圆，操作员可以触摸螺栓圆上的每个直径，然后触摸轮毂的中心。然后他们创建了一个螺栓圈并可以使用根据 Arenal 的说法，使用简单的构造工具可以在圆圈中的每个孔和中心之间创建角度。 “然后我可以在图形屏幕、详细功能或实际的实时视频视图之间切换，”他说。
Promess Electro- Mechanical Assembly Press 承诺在组装血管闭合装置时提供一致的力。 （由 Promess 提供）结合组装和测试
有时，解决方案是从同一家供应商那里获得组装和测试技术，例如血管闭合手术设备制造商遇到间歇性产品故障时的情况在该领域。制造商使用气动装配压力机装配缺乏准确性、过程监控和可追溯性的血管闭合装置。有失败的手术设备的释放机构和通常的密封件未正确安装，导致公/母夹未连接但仍在装配线上。这是 Promess Inc. 总裁 Glenn Nausley 的说法，Promess Inc. 位于密歇根州布赖顿，是电动装配压力机和其他装配产品及控制装置的制造商。
“这些问题使制造商因返工而损失了数千美元以及下线批次检查，”Nausley 说。 “Promess 为我们的机电装配压力机 EMAP 提供了集成的力与位置监控以及用于最终装配功能测试的 TorquePRO 系统。”
在 Promess 应用工程师找到合适的力之后装配外壳和释放机构功能测试所需的扭矩，EMAP 允许客户每次按相同的力，误差在 ± 0.5% 以内。 “随着 TorquePRO 现在进行通过对每个血管闭合装置进行功能测试，制造商能够确保 100% 的过程验证每个组件都正确完成。这消除了生产线末端批次检查的需要，并为他们提供了单个零件的可追溯性，”Nausley 说。
