变得更快、更精确，尤其是在较小的零件上
自动化的 SW BA 321 双轴加工中心可在 3 分钟内生产出两个加工好的钳子。与其他行业一样，医疗制造面临着对提高生产力的强烈要求。因此，许多制造商都专注于在制造小零件时实现更高的效率和精度。
在生产许多小零件方面，没有任何技术能比得上瑞士转弯。据位于新泽西州艾伦代尔的 Marubeni Citizen-Cincom (MCC) 执行副总裁 Brian Such 称，最近瑞士机械加工的一项改进是使用模块化齿轮箱，使动力工具的速度提高了四倍。这样解释说，随着行业处理更小的零件，钻头直径降至 0.004 英寸（0.1016 毫米），立铣刀直径降至 0.008 英寸（0.2032 毫米），t主轴必须以 30-40,000 rpm 的速度旋转。但是“没有空间将整个变速箱提升到那个水平。大多数瑞士机器的动力刀具转速在 6,000 到 10,000 rpm 之间。”
气动主轴是解决此问题的较早且仍在使用的解决方案，但除了一些钻孔之外，它们没有任何动力。这种模块化的“4×主轴”是一个更好的解决方案。 “你只需将它滑入一个标准的带电工具袋中，无论你以 1,000 rpm 的速度编程，都将达到 4,000 rpm，但要借助机器的动力，而不是气动主轴的光动力。”由于 Citizen 在其 M、L 和 A 型号上标准化了十字轴，“用户可以将调速器从一台机器移动到另一台机器，”Such 说，这使其成为一个非常“有用和有创意”的选择。
如果需要更高的速度，用户可以添加来自 NSK 等供应商的电主轴。这些装置转速高达 80,000 rpm，功率高于气动主轴e，虽然不如齿轮装置那么多，但这样解释。对于 Citizen 机器，它们是根据 MCC 规格制造的，并且安装在与标准带电工具相同的位置。除了费用之外，设置和编程多个电主轴也变得更加困难，“因此齿轮驱动主轴是一种更自由、更便携的解决方案。”Citizen 带来了另一种简单且成本低廉的解决方案 -有效选项：串联带电工具。正如 Such 所解释的那样，许多瑞士机器，包括一些 Citizen 型号，在带电工具的数量上是有限的。 “例如，Cincom L12、L20 和 L32 有四个带电和四个静态刀具用于副主轴加工。在过去，如果客户需要更多工具，我们就必须提供功能更多且成本更高的机器。”
因此，西铁城在美国的 MCC 研发团队设计了一种使用一个带电工具站的串联工具驱动两个工具。齿轮驱动机构很小，因此添加的动力工具也需要一个静态工具l 个位置，但没有额外的空间。 “我们可以放入四个这样的装置并获得八个背面带电工具，使我们为客户提供的产品翻倍，”Such 说。 “这使客户能够在他们更快的瑞士车床上安装更多工具，从而提高生产率。”他补充说，这不仅经常使客户免于购买更昂贵的机器，而且这些单元是模块化的，可以从一台机器移动到另一台机器，就像速度倍增器一样。
这个微型齿轮驱动的乘法器滑入标准的实时工具袋并将微型工具的速度提高 4 倍。Avalanche 自动化
由于 Swiss turn 天生擅长快速吐出许多零件，“最困难的事情不是加工零件，而是收集零件”这样解释道。 “它可能是一个一毫米的部件，你可以安装数百个在你的手掌中。”对于不能有任何瑕疵或凹痕的医疗部件来说，挑战尤其严峻。这些需要以保护它们的方式单独处理。
一个例子是生产接骨螺钉，它们的尺寸、形状和特征各不相同，通常包括头部的微小、紧公差、六棱形式——需要微型工具和高速主轴的地方的一个很好的例子。根据 Such 的说法，接骨螺钉还具有“非常重要的整体表面处理”。因此，Citizen 的 MCC Engineered Automation 部门创建了一个系统，该系统用塑料手指单独抓取每个接骨螺钉，并将其移动到连接到机器的多轴托盘中心，将每个螺钉放入托盘中，而不会撞到其他螺钉。 “这个托盘系统可以设置为处理一个零件、20 个零件、50 个零件——这完全取决于尺寸，”Such 解释说。系统将托盘移入以收集零件，然后将它们移至存储位置在设备内部，或根据需要直接进入零件清洗系统。
该系统还根据所需的零件数量从每个托盘中放置一个样品，从而促进 SPC。例如，系统可以编程为每个托盘收集 50 个批量，每个托盘留出一个。 “你可以从无人值守的操作中连夜回来，检查最后一部分，如果一切正常，它们就都很好，”Such 解释道。 “但如果那部分有问题，你可以回到下一个托盘。那个好吗？您可以轻松地对大量单独放置在托盘中的零件进行分类。” Such 表示，这种 QC 方法使客户能够从为每台机器配备一名操作员，到在接骨螺钉项目中实现 70% 的无人值守。
Citizen 还为微小零件实施了真空抽取系统，Such 补充道。这些在切断时从副主轴吸取零件并将其移动到存储单元。速度也是一个挑战，正如这样解释的。 “你基本上是在向你的篮子里射一颗子弹，撞到你的零件。所以我们有一个精密的真空系统，它进入一个减速漏斗，然后零件就很好地落入篮子系统。”
之后是与刚才讨论的基于夹具的处理程序相同的选项。
小零件装配中的人性化
装配医疗组件提出了一系列独特的挑战，据密歇根州布赖顿 Promess Inc. 的工程经理 John Lytle 说。“它们通常是负载较轻的小零件，通常是手工组装的。”使这样的过程自动化需要能够精确和快速地检测力或运动的细微差别并做出反应。 Promess 专门设计的伺服压力机正是为此而设计的。
一个例子是手持式注射器。正如 Lytle 描述的组装过程，“塑料外壳有一个凹槽，注射器机构必须卡入该凹槽到。它需要越过那个凹槽才能将其卡入到位，但如果它超出几千倍，就会破坏整个组件，因为它会撞到另一侧，破坏可注射部件。”
Promess 通过检测外壳接近凹槽时力的变化率并绘制该变化率相对于位置的图表来解决这个问题。然后，基于测试运行的模型，Promess 知道在哪里按下“多一点”。正如高级应用工程师 Stephanie Price 所说，该方法提供了流程自动化所需的精确控制和可重复性，使装配工成为机器操作员。操作员将组件放入 Promess 压力机并取出成品部件。但是机器会完成剩下的所有工作，包括提供反馈。
Promess Electric Press 工作站具有为操作员安全提供光幕，并为装配线添加复杂的冲压技术。钛导管组件提供了另一个示例。需要将两半压接在一起，以便“业务端”保持严格的公差。 Lytle 解释说，压接非常小，需要显微镜才能检查。所需的负载非常轻，因此 Promess 还需要将力控制在小于一牛顿的范围内。
鉴于其在此类项目上的工作，Promess 看到医疗公司“更多地向更高层次迁移”也就不足为奇了自动化和伺服控制技术，”Lytle 观察到。 Price 补充说，“医疗领域，现在可能比任何其他行业都更多地接受了我们的独立印刷机，”而不是将 Promess 印刷机整合到其他人的更大机构中。独立的 Promess Electric Press Work Station 配备光幕以确保操作员安全，并提供简单的将精密冲压技术添加到生产线的方法。
医疗制造系统也需要文档。因此，用于医疗应用的 Promess 系统可以非常精确地测量力和运动，并详细记录。而且“不仅仅是它提供数据；我们允许您添加多个传感器，”Price 解释道。 “因此，如果 [a system] 在一个过程中使用外部探头或激光器，或外部称重传感器，我们可以采用所有这些不同的传感器。我们不仅可以使用这些不同的传感器来控制我们的运动，我们还可以在一个集中位置收集来自这些传感器的所有数据。因此，该机器不需要进行数据管理，而是全部存储在一个本地数据库中。”
加工仪器和植入物
正如位于密歇根州新哈德逊市西南北美的人们所说。 ，看吧，制造更大、体积更小的手术器械等零件通常需要优先考虑灵活性奥林。但是，对于像神经外科手术钳这样的一次性产品，高产量证明了基于像其双主轴 BA 321 卧式加工中心这样的机器的专门解决方案是合理的。
“这些钳子由铝制成，因此他们可以抓住组织成分，同时用电脉冲防止轻微出血，”SW 在德国瓦尔德莫辛根的区域销售经理 Frank Pauschert 说。 “微型管集成到镊子的每个臂中，以将冲洗液引导到手术区域。尽管外观简单，但该仪器需要耗时的制造过程，涉及许多机械和手动工作循环，同时还要遵守严格的质量标准。其中许多工作循环必须在显微镜下进行。”
BA 321 从特殊的冲压截面加工钳子的两半，直到最后一个工作循环才将两半分开。这避免了必须夹紧从一开始就纤细而精致的部分。将两半分开的最后切割实际上留下了最小的毛刺，防止碎片掉入机器，这会损坏尖端。
Cole Tooling Systems 的 HFM4 高进给立铣刀具有无切线的正切削刃pointto 诱导磨损，加上专有涂层，可在钛、钴铬和硬化钢中实现高金属去除率。相反，从刀库装入主轴的特殊适配器抓住零件并折断剩余的毛刺。然后他们将零件单独存放到抽屉中，抽屉通过传送带传送到移除站，在那里零件被手动插入篮架以进行下一个工作周期。由于其 17,500 rpm 的转速、HSK A63 双主轴以及 2.5 秒内更换刀具的能力。芯片到芯片钛对我来说，BA 321 在 3 分钟内送出两半的铣削镊子。而且，由于有了自动化系统，它可以全天候执行此操作，基本上无需监督。 Pauschert 说：“系统有时会运行长达一周，除了提供材料和移除成品铣削零件外，没有人为干预。”
在用于骨科的更坚韧的钛和钴铬上实现高材料去除率植入物需要的不仅仅是一台快速的机器。它需要坚固的刀具，例如来自密歇根州猎户座镇 Cole Tooling Systems/Millstar 的硬质合金高进给立铣刀。副总裁 Ron Field 回忆说，这些刀具最初是为模具制造工作而开发的，但随后一位细心的应用工程师推测他们对钛植入物很有效。
起初，Field 回忆说，“钛人说'你见过比这更丑的工具吗？这将如何切割钛？’”他们认为这是“丑陋”的导致该工具在末端具有较大的半径，并在拐角处融入较小的半径，然后是倒锥度。 Field 说，结果是一个没有切点的正切削刃会导致磨损。 “我们将它放入机器中，而不是在 300 sfm [91.4 m/min] 范围内以相当慢的进给速度对钛进行粗加工，我们以 600 sfm [182.9 m/min] 的速度运行，进给速度为 200-300 ipm [5-7.62 米/分钟]。它基本上只用了三分之一的时间就完成了粗加工。”
被称为 HFM4（用于高进给铣刀，四刃）的刀具在淬硬钢和钴铬合金中也证明了自己的实力，据 Field 报道，所有刀具都具有相同等级的硬质合金和 Millstar 专有的 HSN 涂层。 “涂层中含有硅，所以它就像 AlTiSiN。硅的光滑性有助于防止工件焊接到工具上。”他补充说，虽然理想的切削深度“相当浅”，但每齿进给量会很高。 “前面例如，使用直径为 3/8" [9.53-mm] 的刀具，钛的切削深度约为 0.014" [0.3556 mm]，但每齿进给量约为每刃 0.012" [0.3048 mm]，并且它是一种四刃工具。”
位于宾夕法尼亚州赛格敦的 Greenleaf Corp. 也是该领域的参与者，它甚至设计了一种专有的支架，使其工具能够切割特别具有挑战性的骨科特征。Joe Presits ，销售和服务工程师，最近专注于加工钴铬肩球和接头。“那些球接头必须是完美的球体，”Presits 解释说。“你不能有超过一个微小的突起，即使在底部碗，因为这将需要额外的劳动力来完成零件。突出太多，他们最终会报废零件。我试图实现一个非常小的突出，你的指甲几乎感觉不到它。否则，球和杯子都有镜面效果，他说。 &ld“当你用手指滑过时，你什么都感觉不到。”他补充说，精度在 5 μm 范围内。
虽然 Greenleaf 以其陶瓷工具而闻名，但 Presits 表示，这些零件通常使用该公司的耐磨 PVD 涂层 G-925 硬质合金刀片进行粗加工，这有一个“坚韧的边缘和高度耐磨......然后我们将使用陶瓷来完成。在某些情况下，我们会使用陶瓷进行粗加工，这取决于内径的大小和要求，这在很大程度上是一个技术问题。”
如果客户在这些零件上选择陶瓷，它是带有专有涂层的晶须强化 WG-600 刀片。 “它更耐热，可以增加 20% 的表面长度，”Presits 说。作为比较，他说他会以 230-250 sfm（70.1-76.2 m/min）的速度运行硬质合金，以 1,700 sfm（518 m/min）的速度运行陶瓷。他说芯片负载是否相同工具是硬质合金或陶瓷，所有机器都可以编程以在整个切割过程中保持切屑负载，因此陶瓷可以节省时间。
Presits 还建议在切割髋臼时使用尽可能大的半径，通常一个 ¼" (6.35-mm) 圆形 V 型底部插入件。“因为您在围绕该 ID 滚动时不断改变边缘，所以它不断改变插入件上的接触点，这使得插入件使用寿命更长， ”他说。
新的检测选项
为了对小型医疗部件进行最终检测，即使是长度小于 100 µm 的部件，位于密歇根州奥本山的马波斯公司推出了Optoflash XS30。Marposs 表示，凭借易于使用的软件和高分辨率光学器件，Optoflash 可在 2 秒内捕获超过 100 个静态测量值，U95 = 1 µm + D/200 用于直径测量，2 µm + L/200 用于直径测量长度测量值。
测量值可能包括外 d 的微小变化直径、垂直度、通孔直径和其他特征。该设备还可以旋转零件以测量跳动或不同轴向位置的特征。正如产品经理 Eduardo Bolivar 所解释的那样，Optoflash 可以捕获零件的轮廓图像并将其与标称 DXF 轮廓进行比较，以便在给定的公差范围内快速确定好/不好。
在描述其Bolivar 列举了一个客户需要测量许多关键距离、半径和倒角角度的案例。 “在获得 Optoflash 之前，他们必须结合使用车间 CMM 和 SURFCOM，每个零件需要 10 到 15 分钟。使用 Optoflash，他们可以在两分钟内完成所有需要的测量。每个班次节省 45 到 50 分钟。”
Optoflash XS30 本身的尺寸为 2 × 1.75 × 1.25'（609.6 × 533.4 × 381 毫米），可测量最大 1.2"（30.48 毫米）的零件在长度上和 ¾"（19.05 毫米）的直径。（马波斯已经为更大的零件引入了类似的技术。）Bolivar 补充说，马波斯提供了多种工件夹持选项，包括在中心之间夹紧、夹紧零件或安装在面板上，以及如果需要，这三者均可用于旋转零件。此外，该设备可通过机器人进行手动和自动装载，专为生产车间和实验室设计。
最后，Bolivar 还指出，马波斯最近将 Tecna 添加到马波斯集团。Tecna 专门从事泄漏测试和溶剂分配产品，因此正如 Bolivar 解释的那样，他们“现在可以对透析设备、袋子、导管——任何必须容纳任何种类的液体或空气。” |||
