人口老齡化等諸多因素導致髖關節(jié)籽钝、膝關節(jié)和肩關節(jié)假體置換手術的激增珍催。醫(yī)療保健費用在不斷升高，保險公司和政府承受著關節(jié)植入體的巨大成本壓力哭逻。事實上禾底，膝關節(jié)等關節(jié)植入體的市場價格每年下降約2%。制造商深陷兩難境地躬筐，一方面要努力降低生產(chǎn)成本据鼓，另一方面也要保持植入體的高品質(zhì)需求。膝關節(jié)股骨髁植入體的加工是其中的最大挑戰(zhàn)帅忌。

股骨髁植入體                

股骨髁植入體毛坯通常為精鑄件弦银，材料為鉻鈷鉬，成品公差和表面質(zhì)量的要求極為嚴格此幕。在PS型設計的股骨髁植入體中宦衡，凸圓、盒區(qū)和髁表面關系到植入體的功能性签缸。通常尼荆，加工PS型股骨髁的第一步是銑削精鑄毛坯，將其加工到非常 “接近最終” 輪廓形狀的半成品仁锯，然后進行磨削（可5軸磨削或在陶瓷介質(zhì)中采用拖曳式磨削）及最終的光飾拋光耀找。

膝關節(jié)置換手術的成功以及植入體的使用壽命不僅取決于手術的成功，植入體本身的質(zhì)量也發(fā)揮著關鍵作用业崖。股骨髁表面的制造公差和表面質(zhì)量至關重要，因此蓄愁，銑削加工的挑戰(zhàn)尤其巨大双炕。即使小缺陷，通常將其稱為“暗影”撮抓，這些“暗影”的加工面深度差異僅20微米（0.0008英寸）妇斤。

加工中產(chǎn)生的“暗影”，通常是“銑削”過程中或者“銑削”與“磨削”“ 拖曳式磨削”之間所產(chǎn)生的丹拯，僅在最終光飾拋光后才可見站超。

“暗影”產(chǎn)生的原因是滾珠絲杠的磨損，而許多銑削加工中心都采用滾珠絲杠驅(qū)動乖酬，此外原因還包括CAM輸出的數(shù)控程序中的刀路計算誤差死相，甚至是質(zhì)量不穩(wěn)定的切削刀具都可能是產(chǎn)生“暗影”的原因。而這些“暗影”缺陷僅在“光飾”拋光后才能被發(fā)現(xiàn)先俐，這也增加了不必要的人工拋光作為補救丘三，不但成本高，甚至可導致廢品坷字。

其它缺陷许辖，例如如果曲面過度不均勻疲些，那么微觀波峰將導致滑動面磨損。微觀波峰的高低不齊贮猛，過渡不平滑將給患者植入體的實際功能帶來負面作用眷抠。

股骨髁表面為大曲面，需要與高分子聚乙烯襯墊或“脛骨襯墊”配合闺蜈，兩者曲面的配合需要盡善盡美恍肢。如果曲面配合良好，負載就可分布在較大范圍上俊伯，滑動力則較小摧辣。如果曲率不正確，可導致僅點接觸阅酪，進而導致人工關節(jié)提前磨損旨袒，最終甚至導致植入體失效。

強強聯(lián)合  

產(chǎn)品質(zhì)量要求在提高术辐，成本壓力和產(chǎn)量需求也在增加砚尽，一家知名的醫(yī)療器械合約制造商希望山高刀具(Seco Tools)、奧奔麥軟件（OPEN MIND Technologies）和GF加工方案三家公司共同合作辉词，幫助他們提高股骨髁植入體加工的生產(chǎn)效率必孤；考慮到PS造型的幾何形狀更為復雜，因此瑞躺，選擇此形式進行工藝優(yōu)化敷搪。這家客戶原采用傳統(tǒng)加工工藝，也就是5軸銑削加工中心（滾珠絲杠）幢哨、球頭和圓鼻銑刀并使用已有的CAM軟件赡勘。銑削加工后，在陶瓷介質(zhì)中拖曳式磨削捞镰，再進行兩步拋光闸与。我們的目標是將制造成本降低至少25%且無需陶瓷基的拖曳式磨削。

山高刀具

首先我們從優(yōu)化刀路及刀具槽型入手岸售，特別關注刀具在銑削凸圓喳卢，盒區(qū)，髁表面大曲面的關鍵點玖远。通過機床本身的高動態(tài)特性坦妙，我們能夠通過優(yōu)化刀具和優(yōu)化刀路上帶來效率提升，節(jié)約了加工節(jié)拍歧晕，同時也提升了被加工表面的光潔度晕财。多年來，山高在骨科植入物典型零件加工領域積累了豐富的經(jīng)驗捕导，成功設計和開發(fā)出多款專用定制刀具姿味，發(fā)揮了關鍵作用学和。

骨科植入物加工標準刀具包

OPEN MIND hyperMILL軟件

CAM軟件升級也是關鍵，CAD/CAM軟件升級到OPEN MIND的hyperMILL掘写。這套解決方案功能多袋滔，優(yōu)勢明顯，例如碘父，創(chuàng)新的BEST FIT?策略缩旬，以鑄件毛坯尺寸的測量值為基準，并在空間內(nèi)優(yōu)化被加工面的位置莱没，保持切削條件的穩(wěn)定不變初肉，有效提高了表面質(zhì)量，即實現(xiàn)了 “首件”即“合格件”饰躲，同時延長了刀具壽命牙咏。此外，“平滑重疊”（Smooth Overlap）策略為不同加工區(qū)間的高質(zhì)量過渡提供了保證嘹裂，成功達到超過預期的高表面質(zhì)量妄壶。

GF加工方案 銑削加工中心

最后，選用Mikron MILL S系列銑削加工中心寄狼，該系列包含多種先進技術丁寄，最終確保整體加工效果。MILL S配高速主軸泊愧，采用人造大理石床身伊磺，減振性能優(yōu)于鑄鐵7倍，各軸全部配直線和力矩電機驅(qū)動拼卵。與滾珠絲杠驅(qū)動相比奢浑，直線電機無反向間隙，剛性大窑肾，速度快，因此灿打，加工時間更短玛纹、表面質(zhì)量更高和精密度無可挑剔。MILL S銑削加工中心配技術先進的溫度補償功能杏兰，可在長時間連續(xù)加工中確比鹦可重復的加工效果。

精密刀具秀毡、CAM軟件和先進機床的結(jié)合有效縮短了銑削加工時間30%以上藤汇，更為重要的是表面質(zhì)量提高80%，股骨髁植入體可從銑削直接進行拋光智精，節(jié)省機床操作員工時蜻肄。

要高效率生產(chǎn)股骨髁植入體等復雜醫(yī)療器械產(chǎn)品际终，需要根據(jù)各個工藝步驟的要求，選用合適的加工技術琴致。OPEN MIND誓呆、Seco和GF加工方案三方合作集各家之長，成功開發(fā)出工作穩(wěn)定和使用可靠的工藝样刷，顯著降低成本仑扑，提高股骨髁等膝關節(jié)植入件的整體質(zhì)量≈帽牵縮短加工時間達30%镇饮，有效避免了質(zhì)量缺陷，例如“暗影”等箕母，減少后期修復等工作量储藐，降低了廢品率，相比客戶的傳統(tǒng)工藝司蔬，降低成本達25%至50%邑茄。

（山高刀具）

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