采用新型球杆仪校准机床正合医疗设备制造商心意

　　【编者按】虽然球杆仪在精密加工操作中已经普及应用20多年，但在对小型机床进行快速功能检查以及制定机床的空间精度基准方面，一家总部位于美国中西部的医疗设备制造商展示了最新的无线球杆仪技术如何发挥举足轻重的作用。

　　无线操作有助于在小型防护罩中使用，方便进行快速检查，而且最大程度上减少运行中断。空间精度测试增加了新的维度。

　　美国印第安纳州韦恩堡 — 球杆仪分析是一种经证明在测定机床功能方面行之有效的方法，也是评估数控机床轮廓精度最实用、最便捷且最全面的工具。虽然球杆仪在精密加工操作中已经普及应用20多年，但在对小型机床进行快速功能检查以及制定机床的空间精度基准方面，一家总部位于美国中西部的医疗设备制造商展示了最新的无线球杆仪技术如何发挥举足轻重的作用。

　　作为Avalign Technologies集团的一个分部，Nemcomed是为医疗设备原始制造商提供植入体、 普通外科器械、刃具、专业外科器械、器械盒和托盘的全方位服务供应商。Avalign的战略是为整形设备、脊椎和创伤领域的原始设备供应商提供“一站式”服务，旨在供应医师开展植入手术所需的全部工具。确保机床和过程能够按照规格生产零件是所有客户和该公司450多名员工以及联邦监管机构的共同目标。“显然，我们必须达到FDA和ISO的要求，”Nemcomed的制造工程师Eric Arnold说， “而且，我们还要考虑到客户的特殊要求以及个人兴趣和自尊，因为我们的产品可能最终要植入人体。也许有一天我们自己也会成为患者，因此我们希望尽可能生产出最优质的零件。”

　　监管环境和客户要求

　　作为医疗设备制造商，Nemcomed必须同时遵守FDA 21 CFR Part 820《质量体系法规》和《ISO 13485医疗器械标准》。为保证机床质量合格，该公司过去一直采用雷尼绍传统的QC10有线球杆仪。“我们测试XY、YZ和XZ平面，而QC10需要针对各个平面进行设置，因此我们的设置时间大约为一个半小时。”Arnold说。

　　该公司在2010年采购了雷尼绍的新款QC20-W无线球杆仪后，对零件质量和公司利润产生了立竿见影的积极影响。新款球杆仪保留了采用数控机床圆检验程序的原理和功能强大的软件，因此能够快速诊断和量化机床位置误差，包括伺服不匹配、爬行误差、反向间隙、重复性、比例不匹配和几何精度误差，同时还提供总体圆度误差值。同时它也增加了新功能。“无线球杆仪仅需一次设置 — 不超过15分钟，即可测试全部三个平面，”Arnold说， “更重要的是，它不会干扰我们的生产设置，因此当我们恢复生产模式时不需要重新设定机床。我们只要取下球杆仪，插入刀具，就可以重新生产零件，这一切在几分钟内即可完成。”

　　无线操作亦是Nemcomed小型机床的理想选择，Arnold补充道。“机床制造商了解‘精益操作’对车间空间有多么重要的价值，因此新型机床设计占地面积减小了，”他解释道， “这样一来，操作有线球杆仪的内部空间也就减小了，因此无线数据传输体现出巨大优势。测试过程中能够完全关闭机床门也提高了安全性。”

　　外科手术植入体和器械

　　Nemcomed制造大约1000种不同的零件 — 有植入手术使用的植入体，也有工具，并且为顶级的整形外科原始设备制造商供应零件。公司生产膝盖、髋关节、肩部、手腕、肘部、手指和脊椎植入体；工具包括手术镊、手术刀以及剪线钳。植入体有一系列型号，每个零件包括五到六个型号，典型批量为30-40件。许多植入体具有复杂特性，比如弯曲组件或球形组件。

　　该公司还生产通过内部研发开发出来的专利产品，然后授权客户使用。比如，它的柔性轴 (Flex-Shaft) 和自保持 (Self-Retaining) 技术获得了专利，并在包括脊椎手术和髋关节、肩部及膝盖置换术在内的多种应用中得到运用。柔性轴适用于外科手术螺丝刀、丝锥和钻头。

　　零件一般由不锈钢、钛或钴铬合金制成，一开始以棒材或锻件（植入体）形式出现。原材料通过切割工具进行处理，然后根据复杂程度转到铣床或车削中心。

　　快速、精准

　　“收到新的球杆仪不久之后，我们有一台机床不符合规格，因此我们对它进行了测试，并且让激光干涉仪操作人员也参与测试，”Arnold说， “球杆仪和激光干涉仪的检测结果完全相同，因此我们完全相信可以通过球杆仪快速准确地测试数控机床。”

　　这一快速、精准的测试功能帮助我们赢得了一个注重质量的大客户，他们需要对校准过的机床进行验证。“如果对每台机床都进行激光干涉仪测试，零件制造成本将使我们难以承受，”Arnold解释道， “我们向客户展示了球杆仪和激光干涉仪测试的结果，他们认为球杆仪测试符合他们的验证要求。从根本上说，QC20-W只需检测两台机床就可以收回投资回报。”

　　空间测试制定新的性能基准

　　新型球杆仪设计在测试三个正交平面方面具有独特的优势，它只需一个参考点，经过一次设置之后，随附软件即可对三个平面加以综合考虑，对空间位置精度进行典型测量。Arnold解释说，该空间精度基准对Nemcomed来说很重要，因为位置误差可能会因为勾画轮廓过程中的多轴同步运动而增大。（注：空间精度对大型机床和零件来说也很重要，刀具轨迹偏差会因为机床行程长而增大。）

　　2010年8月，Nemcomed将韦恩堡工厂的面积扩大了10 000平方英尺，整合了另外一个工厂的生产操作，并为新机床增加了空间： 五台新型Citizen Swiss机床和一台五轴Fanuc Robodrill完善了原有的Mori-Seiki和Mazak五轴铣床、Fadal三轴铣床、Brother和Fanuc线切割机床以及Samsung三轴车床组成的生产线。公司在20台机床上采用球杆仪，包括所有的数控铣床和线电极电火花加工机床。维修工程师监控预防性维护计划的结果，进行为期3个月的跟踪，以便及早检测出误差，提高安排维护和维修的效率。

　　球杆仪附带一个系统便携箱，有足够的空间存放最常用的附件，方便运输。“我们可以带着它到我们在全球的四个制造工厂，快速安装，并完成我们所需的机床精度验证，”Arnold说， “切削工件之前就了解机床的功能，能够确保我们最大程度上降低废品率并减少机床停机。这在提供优质零件和保持高生产力的同时降低了制造成本。这就是‘精益制造’的精髓所在 — 提高客户价值。” 公司在11月份完成了第二次扩建，面积增加了14 000平方英尺， Arnold说，随着公司不断扩建，球杆仪的使用也会越来越广泛。

　　有关校准产品系列的更多信息，请访问 (暂不可见)/calibration

（雷尼绍）

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