無線操作有助于在小型防護罩中使用,方便進行快速檢查,而且最大程度上減少運行中斷。空間精度測試增加了新的維度。
        美國印第安納州韋恩堡 — 球桿儀分析是一種經證明在測定機床功能方面行之有效的方法,也是評估數控機床輪廓精度最實用、最便捷且最全面的工具。雖然球桿儀在精密加工操作中已經普及應用20多年,但在對小型機床進行快速功能檢查以及制定機床的空間精度基準方面,一家總部位于美國中西部的醫療設備制造商展示了最新的無線球桿儀技術如何發揮舉足輕重的作用。


        作為Avalign Technologies集團的一個分部,Nemcomed是為醫療設備原始制造商提供植入體、 普通外科器械、刃具、專業外科器械、器械盒和托盤的全方位服務供應商。Avalign的戰略是為整形設備、脊椎和創傷領域的原始設備供應商提供“一站式”服務,旨在供應醫師開展植入手術所需的全部工具。確保機床和過程能夠按照規格生產零件是所有客戶和該公司450多名員工以及聯邦監管機構的共同目標。“顯然,我們必須達到FDA和ISO的要求,”Nemcomed的制造工程師Eric Arnold說,“而且,我們還要考慮到客戶的特殊要求以及個人興趣和自尊,因為我們的產品可能最終要植入人體。也許有一天我們自己也會成為患者,因此我們希望盡可能生產出最優質的零件。”
監管環境和客戶要求
        作為醫療設備制造商,Nemcomed必須同時遵守FDA 21 CFR Part 820《質量體系法規》和《ISO 13485醫療器械標準》。為保證機床質量合格,該公司過去一直采用雷尼紹傳統的QC10有線球桿儀。“我們測試XY、YZ和XZ平面,而QC10需要針對各個平面進行設置,因此我們的設置時間大約為一個半小時。”Arnold說。
        該公司在2010年采購了雷尼紹的新款QC20-W無線球桿儀后,對零件質量和公司利潤產生了立竿見影的積極影響。新款球桿儀保留了采用數控機床圓檢驗程序的原理和功能強大的軟件,因此能夠快速診斷和量化機床位置誤差,包括伺服不匹配、爬行誤差、反向間隙、重復性、比例不匹配和幾何精度誤差,同時還提供總體圓度誤差值。同時它也增加了新功能。“無線球桿儀僅需一次設置 — 不超過15分鐘,即可測試全部三個平面,”Arnold說,“更重要的是,它不會干擾我們的生產設置,因此當我們恢復生產模式時不需要重新設定機床。我們只要取下球桿儀,插入刀具,就可以重新生產零件,這一切在幾分鐘內即可完成。”
        無線操作亦是Nemcomed小型機床的理想選擇,Arnold補充道。“機床制造商了解‘精益操作’對車間空間有多么重要的價值,因此新型機床設計占地面積減小了,”他解釋道,“這樣一來,操作有線球桿儀的內部空間也就減小了,因此無線數據傳輸體現出巨大優勢。測試過程中能夠完全關閉機床門也提高了安全性。”
外科手術植入體和器械
        Nemcomed制造大約1000種不同的零件 — 有植入手術使用的植入體,也有工具,并且為頂級的整形外科原始設備制造商供應零件。公司生產膝蓋、髖關節、肩部、手腕、肘部、手指和脊椎植入體;工具包括手術鑷、手術刀以及剪線鉗。植入體有一系列型號,每個零件包括五到六個型號,典型批量為30-40件。許多植入體具有復雜特性,比如彎曲組件或球形組件。
        該公司還生產通過內部研發開發出來的專利產品,然后授權客戶使用。比如,它的柔性軸 (Flex-Shaft) 和自保持 (Self-Retaining) 技術獲得了專利,并在包括脊椎手術和髖關節、肩部及膝蓋置換術在內的多種應用中得到運用。柔性軸適用于外科手術螺絲刀、絲錐和鉆頭。
        零件一般由不銹鋼、鈦或鈷鉻合金制成,一開始以棒材或鍛件(植入體)形式出現。原材料通過切割工具進行處理,然后根據復雜程度轉到銑床或車削中心。
快速、精準
        “收到新的球桿儀不久之后,我們有一臺機床不符合規格,因此我們對它進行了測試,并且讓激光干涉儀操作人員也參與測試,”Arnold說,“球桿儀和激光干涉儀的檢測結果完全相同,因此我們完全相信可以通過球桿儀快速準確地測試數控機床。”
        這一快速、精準的測試功能幫助我們贏得了一個注重質量的大客戶,他們需要對校準過的機床進行驗證。“如果對每臺機床都進行激光干涉儀測試,零件制造成本將使我們難以承受,”Arnold解釋道,“我們向客戶展示了球桿儀和激光干涉儀測試的結果,他們認為球桿儀測試符合他們的驗證要求。從根本上說,QC20-W只需檢測兩臺機床就可以收回投資回報。”
空間測試制定新的性能基準
        新型球桿儀設計在測試三個正交平面方面具有獨特的優勢,它只需一個參考點,經過一次設置之后,隨附軟件即可對三個平面加以綜合考慮,對空間位置精度進行典型測量。Arnold解釋說,該空間精度基準對Nemcomed來說很重要,因為位置誤差可能會因為勾畫輪廓過程中的多軸同步運動而增大。(注:空間精度對大型機床和零件來說也很重要,刀具軌跡偏差會因為機床行程長而增大。)
        2010年8月,Nemcomed將韋恩堡工廠的面積擴大了10 000平方英尺,整合了另外一個工廠的生產操作,并為新機床增加了空間: 五臺新型Citizen Swiss機床和一臺五軸Fanuc Robodrill完善了原有的Mori-Seiki和Mazak五軸銑床、Fadal三軸銑床、Brother和Fanuc線切割機床以及Samsung三軸車床組成的生產線。公司在20臺機床上采用球桿儀,包括所有的數控銑床和線電極電火花加工機床。維修工程師監控預防性維護計劃的結果,進行為期3個月的跟蹤,以便及早檢測出誤差,提高安排維護和維修的效率。
        球桿儀附帶一個系統便攜箱,有足夠的空間存放最常用的附件,方便運輸。“我們可以帶著它到我們在全球的四個制造工廠,快速安裝,并完成我們所需的機床精度驗證,”Arnold說,“切削工件之前就了解機床的功能,能夠確保我們最大程度上降低廢品率并減少機床停機。這在提供優質零件和保持高生產力的同時降低了制造成本。這就是‘精益制造’的精髓所在 — 提高客戶價值。” 公司在11月份完成了第二次擴建,面積增加了14 000平方英尺,Arnold說,隨著公司不斷擴建,球桿儀的使用也會越來越廣泛。

  
 

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