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　　髋关节假体的自动化制造

 

　　为适应广泛多样的产品类别，Aesculap的工具和原型制造设备都进行了相应设计，而格劳博的五轴联动通用加工中心自2010年起就已被纳入其中。Aesculap也因此成为了我们格劳博五轴联动通用加工中心的忠实老用户。
 

　　“在兴趣盎然的初步讨论之后，我们提出了一个模型，由格劳博的应用工程师来完成构建。”Aesculap AG的工具和原型制造负责人Hans Keller回忆道，“该模型是一个髋关节冲击器。它是用于髋关节手术的一个相对较大的设备。这对我们当时来说是一项挑战，因为它的加工时间极长，超过了三个小时。”
 

　　问题很明确：尽管其材质坚硬、难加工(冲击器是由17-4PH铬镍不锈钢制成)，但我们必须尽可能缩短其加工时间。得益于高转速的格劳博五轴联动通用加工中心，我们最终成功地将髋关节冲击器的加工时间缩短了一半以上。格劳博的五轴联动通用加工中心可以在无振动的条件下运行，并能满足大部分无人值守情况下的大批量、自动化加工要求。
 

 

格劳博五轴联动通用加工中心系列
 

　　令人印象深刻的格劳博医学工程

　　尽管原型制造取得了优异的成果，但Aesculap对格劳博机床仍有所顾虑。原因很简单：“我们的工具制造工程师只熟悉垂直加工。”Keller回忆道，“当时他们并不了解卧式加工。从机床后端伸缩的主轴，不同的编程方式和夹紧方式，这些对他们来说是陌生的。”但在拜访了明德海姆，并在格劳博的应用技术中心成功进行了试切之后，这些问题得到了最终解决。
 

　　负责工具制造的同事们很快便意识到，拥有强大主轴和稳定机床设计的格劳博五轴联动通用加工中心可实现极高的生产率。这是一种非常适合固块材料的加工设计，适用于常见的医疗器械加工案例。因此，这对医学工程行业来说是非常引人注目的。
 

　　他们还发现格劳博五轴联动通用加工中心紧凑的主轴设计和特殊的轴布局可允许使用短刀具，从而降低了刀具成本。除此之外，A、B轴上的两个扭矩驱动装置实现了创新的五轴联动，从而确保了理想的刀具使用条件，并能显著提高其使用寿命。给Hans Keller留下深刻印象的不仅仅是格劳博的技术，在随后参观格劳博工厂时，他也很快意识到为什么格劳博是汽车工业最重要的合作伙伴之一。
 

　　工具制造 -Aesculap 应用技术的驱动力
 

　　在Hans Keller的领导下，拥有约70名员工的工具制造部门成为了公司的“智囊团”。如果Hans Keller对某种新的加工技术印象深刻，那么他首先会将其用于工具制造，并在获得生产批准之前进行全面测试。“尽管有数千种不同的产品，但我们能够确切地知道在生产应用中所需要的是什么，而多年来，这些工艺已经得到了充分验证。”
 

　　因此，在格劳博应用技术中心成功进行了髋关节冲击器的试切后，Aesculap便采购了一台格劳博五轴联动通用加工中心第二代G350用于其工具制造。该机床配备了Heidenhain TNC640控制系统，拥有16000 rpm、220 Nm的空气润滑主轴，以及适用于HSK-A63的双刀盘刀库(配备117个刀位)。
 

格劳博五轴联动通用加工中心第二代 G350
 

　　“对于自动化，我们决定使用LANG Robotrex系统，配备两个自动化推车，每辆车拥有30个5轴夹具。该系统配备了一个机械夹紧装置，工作台无旋转传动装置，不需要单独的托盘。”Keller说到。这个自动化系统是由一个带有虎钳式夹爪的FANUC关节型机器人实现的。
 

　　然而，最初的问题是LANG自动化系统是与Heidenhain一起设计的，因此一次只能加工一种产品。根据要求，60个单元的每一个虎钳必须能够加工不同的产品。在格劳博、Heidenhain和LANG的合作下，最终对控制方式进行了定制化调整。在Heidenhain控制系统中，每个虎钳都通过Batch Process Manager分配了各自指令。由于每个虎钳可以夹持不同产品，这使得Aesculap公司可以制造不同的工件。基本来说，该系统现在能够像一个大型码垛系统那样工作了。
 

　　“吸引我的不仅仅是格劳博的生产体制，我也非常喜欢那种家庭一样的氛围。对于这样一家大公司来说，员工与Grob先生之间的沟通方式令人印象深刻，而这也与我们Aesculap团队十分相似。”Hans Keller，工具和原型制造负责人表示。
 

　　髋关节假体的覆盖物(用于植入股骨)目前正在G350上进行制造，其所用材料为1.4301不锈钢。该覆盖物可由一块扁平材料在一次装夹中制成，在此之后，只需进行少量的手动操作来拆除一处小连接即可。
 

　　根据覆盖物的大小不同，加工时间从20到85分钟不等。如果两台自动化推车在配备了最大容量的60个5轴夹具时，这意味着可连续生产20到85个小时，而无需机床维护。当然，这还要取决于所加工产品的具体型号。总之，机床能够在尽可能少的工时条件下，实现每周七天的运行。
 

　　“我们有大约200种不同的髋关节假体，小型、大型和中型，”应用工程师Thilo Hagen介绍说，“运行时间因工件尺寸而异，最长的可达1小时25分钟。”他补充道，“我们使用这台机床已达四年，从未出过任何问题。通过格劳博的扩展服务包，每年对机床进行一次全面维护，这对我们来说至关重要，因为每年我们的主轴总运行时长可达6000个小时。”
 

　　公司介绍
 

　　Aesculap AG的总部位于麦加，隶属于B.Braun集团。该集团是世界范围内领先的医疗技术、医药产品和服务商之一，在全球64个国家拥有64000多名员工。
 

　　Aesculap以一家小型外科器械加工厂起步，成立于1867年，现成为了最知名的医疗产品制造商之一。为了保持并进一步拓展这一市场地位，Aesculap对生产提出了非常高的要求，所生产的工具尺寸各不相同，范围从长达2.5米、重达3吨的复合工具，到最小工具的微型生产，例如用于固定只有头发宽度的(约为70μm)微型针头。这些产品不仅尺寸差异巨大，而且产品范围也非常广泛。目前，该公司的产品组合中包括28000种不同产品。