Пропустить переходы по меню

Новая технология измерений с применением датчика ballbar – "то, что доктор прописал" для станков, предназначенных для изготовления медицинского оборудования

Датчики типа Ballbar уже более 20 лет используются для контроля прецизионных станков. Опыт производителей медицинского оборудования показывает, что новейшая беспроводная технология ballbar, реализованная в системе QC20-W, даёт значительное преимущество в выполнении быстрой проверки работоспособности малогабаритных станков, а также в установлении эталона для "проверки объёмной точности" станков.

Беспроводная связь облегчает применение прибора в малогабаритных станках и позволяет выполнять проверки быстро и с минимальным перерывом в работе. Проверка объёмной точности даёт ещё один критерий точности.

Форт-Вейн, Индиана, США – Применение измерительных датчиков на основе шаровых опор является испытанным методом определения характеристик станков и представляет собой наиболее полную, практичную и удобную технологию оценки точности контурной обработки станками с ЧПУ. Датчики типа Ballbar уже более 20 лет используются для контроля прецизионных станков. Опыт производителей медицинского оборудования показывает, что новейшая беспроводная технология ballbar, реализованная в системе QC20-W, даёт значительное преимущество в выполнении быстрой проверки работоспособности малогабаритных станков, а также в установлении эталона для "проверки объёмной точности" станков.

Компания Nemcomed, подразделение Avalign Technologies, является поставщиком комплектующих изделий для производителей имплантируемых протезов, приборов, режущих инструментов, специальных приспособлений, корпусов и лотков производителям медицинских устройств. Стратегия Avalign по обслуживанию поставщиков комплектующих в секторах ортопедии, спинальной медицины и травматологии формулируется как "приобретение за один заход" – её целью является снабжение врачей всем, что им может понадобиться для операций по имплантации. Обеспечение гарантии того, что применяемые станки и технологические процессы пригодны для производства деталей согласно спецификациям является совместной целью потребителей и более чем 450 сотрудников компании, а также регулируется государственными органами. "Конечно, нам приходится соблюдать требования FDA и ISO, – говорит Эрик Арнольд, инженер-технолог Nemcomed, – но кроме этого есть специфические запросы клиентов, а также личный интерес и гордость, знание того, что наши изделия могут находиться в теле человека до конца жизни. Так как все мы рано или поздно можем стать пациентами, мы стремимся изготавливать детали с максимально возможным качеством".

Настройка беспроводной системы QC20-W ballbar

Нормативная база и требования клиентов

Будучи производителем медицинских изделий, компания должна удовлетворять как Нормативам для систем контроля качества FDA 21, CFR, Раздел 820, так и Стандарту для медицинских изделий ISO 13485. Для контроля качества станков компания ранее использовала традиционную проводную измерительную систему на основе измерительных датчиков на основе шаровых опор Renishaw QC10. "Мы проводили проверки в плоскостях X-Y, Y-Z и X-Z, и система QC10 требовала перенастройки на каждом этапе и время выполнения операции составляло около 1,5 часов", – говорит г-н Арнольд.

В 2010 году компания получила новую беспроводную измерительную систему на основе измерительных датчиков на основе шаровых опор Renishaw QC20-W. Новая измерительная система сохраняет принцип использования программы кругового перемещения ЧПУ и мощного программного обеспечения, что позволяет быстро продиагностировать и количественно представить ошибки позиционирования станка, в том числе несоответствия в работе сервоприводов, ошибки подачи, люфты, воспроизводимость, ошибки масштаба и геометрии станка, а также получить значение ошибки позиционирования по окружности. Также добавлены новые возможности. "Беспроводная система требует только однократной настройки – менее 15 минут – для проверки во всех трёх плоскостях, – говорит г-н Арнольд, – ещё важнее то, что мы не меняем наши производственные настройки, поэтому нам не нужно перенастраивать станок для возврата в производственный режим. Мы снимаем датчик измерительной системы, вставляем инструмент и переходим к производству деталей за несколько минут".

"Беспроводный режим работы также идеален для малогабаритных станков Nemcomed", – добавляет г-н Арнольд. "Станкостроители понимают, насколько площадь помещения важна для экономного производства, поэтому новые станки проектируются со станинами уменьшенного размера", – поясняет он. "Это привело к сокращению рабочего объема станка для работы с проводной измерительных датчиков на основе шаровых опор, поэтому беспроводная передача данных даёт большие преимущества. Также повысилась безопасность, поскольку при проведении проверки можно работать с полностью закрытыми защитными ограждениями станка".

Хирургические имплантируемые протезы и инструменты

Nemcomed производит приблизительно 1000 различных изделий – это либо имплантаты, либо инструменты, применяемые в операциях по имплантации – и поставляет эти компоненты ведущим производителям ортопедических систем. Компания производит имплантируемые протезы для коленей, бёдер, плеч, запястий, локтей, пальцев и позвоночника; ассортимент инструментов включает щипцы, режущие инструменты и кусачки. Имплантаты выпускаются в нескольких "размерных семействах", от пяти до шести размеров для каждого компонента, типичный размер партии составляет 30-40 изделий. Во многих имплантатах есть сложные элементы, например, криволинейные или сферические компоненты.

Компания также выпускает изделия под собственной маркой, разработанные внутренним исследовательским подразделением, и лицензирует их клиентам. Например, технологии Flex-Shaft и Self-Retaining запатентованы и применяются в различных приложениях, в том числе в операциях на позвоночнике и при восстановлении бедренного, плечевого и коленного суставов. Flex-Shaft применяется в хирургических отвёртках, метчиках и свёрлах.

Детали обычно изготавливаются из нержавеющей стали, титанового или хром-кобальтового сплава и вначале представляют из себя прутковые заготовки или поковки (имплантаты). Заготовки проходят стадию обрезки, затем передаются на фрезерный или токарный обрабатывающий центр, в зависимости от сложности изделия.

Патентованная технология Nemcomed Flex-Shaft

Скорость ВМЕСТЕ с точностью

"Вскоре после получения новой калибровочной системы с измерительных датчиков на основе шаровых опор у нас появился станок, не удовлетворяющий спецификациям, и мы проверили его, а также пригласили для проверки ребят с лазерным интерферометром", сказал г-н Арнольд, – наши результаты были идентичны, то есть мы узнали, что эта измерительных датчиков на основе шаровых опор позволяет нам проверять наши станки с ЧПУ быстро и на исключительном уровне достоверности".

Эта способность проводить проверки быстро и точно позволила нам привлечь крупного клиента, который уделяет большое внимание качеству, и которому требовалось подтверждение калибровки станков. "Дороговизна применения лазерного интерферометра для каждого станка делает этот метод экономически нецелесообразным с точки зрения снабжения этого клиента нашими изделиями, – поясняет г-н Арнольд, – мы показали представителям этого клиента результаты проверок с использованием измерительных датчиков на основе шаровых опор и интерферометра, и они согласились с тем, что контроль с измерительным датчиком на основе шаровых опор удовлетворяют их аттестационным требованиям. По сути, система QC20-W окупила себя после проверки всего лишь двух станков".

Проверка «неполной» дуги в QC20-W

Проверка на пространственную точность задаёт новый стандарт качества

Новая конструкция измерительной системы с измерительным датчиком на основе шаровых опор даёт уникальное преимущество при проведении проверки в трёх ортогональных плоскостях с единой точкой отсчёта, с применением однократной настройки, что даёт возможность с помощью входящего в комплект программного обеспечения произвести репрезентативное измерение точности пространственного позиционирования путём оценки корреляций по всем трём измерениям. (Примечание: пространственная точность также важна для больших обрабатываемых объёмов и деталей, когда отклонение траектории инструмента усиливается вследствие увеличенных перемещений узлов станка.)

В августе 2010 г. компания Nemcomed завершила строительство новых производственных площадей на 10 000 кв.фт. на заводе в Форт-Вейне, для объединения с производственными циклами других предприятий и установки новых станков: пять новых Citizen Swiss и 5-координатного Fanuc Robodrill в дополнение к имеющемуся комплексу из 5-координатных фрезерных станков Mori Seiki и Mazak, 3-координатного фрезерного станка Fadal, электроэрозионных вырезных станков Brother и Fanuc и 3-координатного токарного станка Samsung. Компания применяет калибровочную систему с датчиком на основе шаровых опор на 20 станках, в том числе на всех фрезерных станках с ЧПУ и электроэрозионных вырезных станках. Инженеры-эксплуатационники отслеживают результаты по программе диагностического обслуживания с применением 3-месячной выборки данных для раннего обнаружения ошибок и оптимизации эффективности планового обслуживания и ремонтов.

Калибровочная система с измерительным датчиком на основе шаровых опор поставляется в кейсе, в котором предусмотрено место для наиболее популярных принадлежностей, что облегчает транспортировку. "Мы можем взять её с собой на любой из наших четырёх основных производственных участков, быстро настраивать и выполнять нужные нам квалификационные проверки станков", – говорит г-н Арнольд, – Сведения о состоянии станка до того, как он будет задействован для обработки деталей, позволяет нам минимизировать брак и простои станка. Что обеспечивает высокое качество изделий и производительность, одновременно снижая затраты на производство. Именно это и есть экономичное производство, выраженное в повышении потребительской ценности". Компания осуществила ещё одно расширение на 14 000 кв.фт.в ноябре, и так как она продолжает свой рост, то и применение измерительных датчиков на основе шаровых опор, как говорит г-н Арнольд, также будет расти.