拖曳式抛光让股骨柄目标表面区域更光滑

骨科植入物制造商提高产品功能和性能的方法之一就是改进表面处理技术，它可以改善产品的性能、降低可能出现的问题并延长产品的使用时间。拖曳式抛光是将被加工件侵入含有磨粒的容器中，被加工件(刀具)在磨粒中旋转，磨粒介质与刀具表面产生碰撞和拖曳达到去除表面材料的作用。磨料介质通常是陶瓷颗粒、塑形粘结磨料颗粒、碳化硅、金刚砂、石英砂和核桃壳等。

为了确保人工髋关节在患者体内发挥最佳功能，髋关节股骨上的某些表面区域必须具有不同的表面。例如，股骨颈需要非常光滑的抛光表面。最近，一家精密部件制造商用全自动两段式整体研磨工艺取代了手动磨削/电抛光组合操作。来自Rösler的拖曳式抛光设备R 4/700 SF能在一次操作中同时、精确地抛光12个股骨柄。这不仅显著节省了成本，缩短了周期时间，而且还大大改进了质量和绝对一致的精加工结果。

MBN Präzisionstechnik用两段式全自动拖曳式抛光工艺取代了手动研磨和随后的电抛光操作。

二十年来，位于奥地利的MBN Präzisionstechnik一直专注于精密部件和组件的制造。该公司的主要重点是生产由钛和不锈钢制成的骨科植入物和手术器械。该公司已通过DIN 13485认证，不仅配备了包括激光打标系统在内的超现代机械，而且还拥有用于产品涂层和无菌包装的洁净室。
 
一个特殊的挑战

MBN Präzisionstechnik的生产在很大程度上是自动化的，可以追踪从原材料到成品的整个生产链。直到最近，股骨颈的抛光都是通过手动预研磨和精细研磨步骤进行的，然后是电抛光过程。这种表面精细操作非常耗时，需要大量人力，而且成本很高。此外，就加工结果的一致性和总体可持续性而言，它并不完美。因此，MBN的总经理Thomas Müllner一直在寻找一种自动化的替代方案。

他解释说：“由于只需要抛光一个精确定义的表面区域，并且必须处理各种不同的股骨柄，因此，实现这一表面处理过程的自动化被证明是非常具有挑战性的。我们与其他供应商进行了第一次加工试验。但是结果不符合我们的质量标准。”

拖曳式抛光技术的应用

根据MBN的一位客户的建议，奥地利的Rösler销售分公司进行了进一步的加工试验。这家公司不仅就在附近，而且还拥有一个综合测试和服务中心。Rösler的专家决定在拖曳抛光机中进行加工试验。这种独特的整体研磨系统可以对具有复杂形状的高价值工件进行精确和有针对性的表面精加工。一旦确定了工艺参数，工艺就不会发生任何变化，从而确保绝对可重复的精加工结果。

股骨柄连接到一个专门设计的夹持装置，该装置可普遍用于所有类型和尺寸的股骨柄。

Thomas Müllner回忆道：“Rösler在车间运营方面的全面专业知识和经验帮助我们快速开发了采用拖曳式抛光技术的两段式工艺。该工艺由湿磨/预抛光步骤和随后的干法抛光步骤组成，可以在令人惊讶的短周期时间内实现始终如一的高质量。”Rösler拖曳式抛光技术的一个主要特点无疑是安装在加工碗下方的振动电机。“加工碗的振动确保了加工介质得到最佳混合。这导致股骨柄上所有相关表面区域绝对均匀。”他总结道。

拥有两个加工碗的全自动拖曳式抛光

最后，MBN Präzisionstechnik选择了紧凑型拖曳式抛光机，型号为R 4/700 SF。这种即插即用机器由直径为700毫米的加工碗和带有四个旋转工作主轴的转盘组成，每个主轴可以装载三个工件。转盘和旋转主轴配备独立的驱动系统，因此可以独立设置转盘和主轴速度。该拖曳式抛光机配备有第二个加工碗。两个加工碗可以方便快捷地更换。

在进行抛光操作之前，股骨柄不需要精加工的表面区域被掩盖。然后将植入物手动安装到特殊的工件夹具上。“为此，我们开发了一种可用于所有类型和尺寸的股骨柄的夹持装置。”Thomas Müllner解释道。然后将装载了股骨柄的工件夹持装置连接到工作主轴上。

一旦存储在可编程系统控件中的相应加工程序开始运行，转盘就会下降，从而使旋转的主轴浸入到加工介质中。对于湿磨工艺，使用了具有不同几何形状的塑料介质和特殊化合物的混合物。转盘和主轴以相反的旋转方向以预定义的速度旋转。经过大约一半的周期时间（少于一小时），开始反向旋转。这确保股骨颈能获得全方位的完美均匀的光洁度。为了清洁湿磨中的工艺用水，MBN购买了Z 800型半自动Rösler离心法用水回收系统。工艺用水的回收可保护环境，并有助于显著降低抛光成本。

抛光操作使用干式抛光介质。这个工艺阶段需要远低于20分钟的周期时间。Thomas Müllner总结道：“通过自动拖曳式抛光工艺，我们可以显著提高抛光结果的质量和一致性。同时与之前相比，股骨颈的研磨和抛光成本可降低三分之二。因此，这笔投资将在三年内回本。”
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来源：Rösler

来源：荣格-《医疗设备商情》

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