Établir un processus de production efficace pour les boules fémorales

Après meulage, une opération de rodage améliore la finition de surface avant une dernière opération de polissage. Un processus de mesure automatique des roues permet de s'assurer que chaque opération de rodage commence à partir de la position d'alimentation correcte.
Crédit photo :ANCA

Les experts de l'industrie médicale estiment que les chirurgies orthopédiques de la hanche augmenteront à un taux de 5 % d'une année sur l'autre jusqu'en 2026. Ce n'est pas une surprise, étant donné la population vieillissante croissante dans le monde. Avec cette tendance, une demande accrue d'appareils et de composants pour prendre en charge ces procédures ainsi que d'équipements pour les produire émergera. Un exemple est le procédé d'usinage ANCA pour le meulage de la boule fémorale, développé en collaboration avec le fabricant de meules Tyrolit. On dit que ce processus offre qualité et cohérence dans la boule fémorale finie, en utilisant un contrôle et une technologie de machine spécialisés sur la rectifieuse CNC linéaire ANCA MX7.

La performance efficace des boules fémorales utilisées dans les implants de remplacement de la hanche exige une constance de rondeur, de taille et de finition de surface. Pour y parvenir, ANCA a développé sur sa machine MX7 Linear un procédé qui applique une série d'opérations séquentielles de meulage, de rodage et de polissage final dans la même enveloppe de travail. Le résultat est une finition de surface sur la bille inférieure à 0,01 micron Ra et une circularité de pièce inférieure à 3 microns.

La première étape du processus consiste à rectifier la pièce initiale avec précision. À l'aide de meules CBN plaquées, l'excédent de matière est éliminé de la pièce tournée rugueuse. Cette opération facilite les processus en amont en assouplissant les exigences de tolérance de la pièce lors de la rectification.

Viennent ensuite une série de processus de rodage fin qui produisent une amélioration progressive de la finition de surface. Les ingénieurs d'application d'ANCA et de Tyrolit se sont associés pour développer un processus qui fournit des résultats de production stables sur la boule fémorale.

Bien que les roues Tyrolit aient été spécifiquement développées pour les applications de boule fémorale, l'usure se produit naturellement pendant le processus de production. Selon l'ANCA, elle était bien placée pour relever ce défi car elle est le concepteur et le fabricant de ses propres moteurs linéaires LinX ainsi que du système CNC et de servocommande qui contrôlent le mouvement de la machine et de la meule. Les ingénieurs du système ANCA ont développé un nouvel algorithme de contrôle pour cette application qui permet à un opérateur de programmer les forces souhaitées appliquées par la roue de rodage sur la boule fémorale. Avec cette force programmée, la roue pénètre dans la balle à une vitesse constante au fur et à mesure de son usure. Les trois différentes meules Tyrolit utilisées peuvent être programmées avec leur propre paramètre de force de meulage unique pour obtenir une finition de surface miroir et une tolérance de taille de pièce constante.

Une opération de polissage finale offre une finition miroir sur la surface de travail de la boule fémorale. Crédit photo :ANCA

De plus, un processus de mesure automatique des roues a été développé pour garantir que chaque opération de rodage commence à partir de la position d'alimentation correcte. On dit que cela assure la cohérence du processus quelle que soit l'usure de la meule après chaque opération de rodage.

Une dernière opération de polissage est la dernière étape, créant une finition miroir sur la surface de travail de la balle. Ceci est essentiel pour garantir que la friction mécanique et l'usure sont minimisées dans l'implant de hanche final.

La finition de surface des billes finies est inférieure à 0,01 micron Ra. Crédit photo :ANCA

L'ANCA MX7 Linear dispose d'un changeur de pack à six roues qui permet d'effectuer toutes les opérations de meulage, de rodage et de polissage en une seule configuration. De plus, l'outillage utilisé pour la production de la boule fémorale peut être facilement changé pour les applications de fabrication d'outils de coupe. Par conséquent, plutôt que d'acheter une machine dédiée à la production de boules fémorales, les fabricants peuvent utiliser leur machine pour d'autres applications de meulage CNC qui complètent leur marché et leur modèle commercial. Par exemple, le meulage de fraises rotatives chirurgicales, de forets et d'alésoirs ainsi que de râpes de hanche fémorales est possible sur la même machine linéaire MX7.