대퇴골 볼 베어링 생산 최적화로 정형외과 우수성 실현

연삭 후 호닝으로 표면 조도 개선, 최종 버핑 작업 전 자동 휠 측정 공정으로 각 호닝이 올바른 인피드 위치에서 시작되도록 보장. 사진 제공: ANCA

의료 산업 전문가들은 정형외과 고관절 수술이 2026년까지 연 5% 증가할 것으로 추정합니다. 전 세계 고령 인구 증가로 당연한 추세입니다. 이 추세에 따라 이러한 수술을 지원하는 장치 및 부품, 그리고 이를 생산하는 장비 수요가 늘어날 것입니다. 한 예로 연삭 숫돌 제조사 Tyrolit과 공동 개발한 ANCA 대퇴골 볼 연삭 공정이 있습니다. 이 공정은 ANCA MX7 Linear CNC 연삭기에서 특수 기계 제어와 기술을 사용하여 완성된 대퇴골 볼의 품질과 일관성을 제공한다고 합니다.

고관절 임플란트에 사용되는 대퇴골 볼의 효과적 성능은 원형도, 크기, 표면 조도의 일관성을 요구합니다. 이를 위해 ANCA는 MX7 Linear 기계에서 순차적 연삭, 호닝, 최종 버핑 작업을 동일한 작업 영역에서 수행하는 공정을 개발했습니다. 결과적으로 볼 표면 조도 0.01미크론 Ra 미만, 부품 원형도 3미크론 미만을 달성합니다.

공정 첫 단계는 초기 부품을 정확한 크기로 연삭하는 것입니다. 도금 CBN 연삭 숫돌로 황삭 선삭 부품에서 여분 소재를 제거합니다. 이 작업은 연삭 단계에서 부품 공차 요구를 완화하여 상류 공정을 쉽게 만듭니다.

다음은 표면 조도를 점진적으로 개선하는 일련의 정밀 호닝 공정입니다. ANCA와 Tyrolit의 애플리케이션 엔지니어들이 협력하여 대퇴골 볼에서 안정적인 생산 결과를 제공하는 공정을 개발했습니다.

Tyrolit 숫돌이 대퇴골 볼 적용 분야에 특별히 개발되었지만, 생산 공정 중 마모는 자연스럽게 발생합니다. ANCA는 자사 LinX 리니어 모터와 기계 및 연삭 숫돌 움직임을 제어하는 CNC, 서보 드라이브 시스템을 직접 설계/제조하므로 이 도전에 잘 대응할 수 있었습니다. ANCA 시스템 엔지니어들은 이 적용 분야를 위해 새로운 제어 알고리즘을 개발했는데, 이는 작업자가 호닝 휠이 대퇴골 볼에 가하는 원하는 힘을 프로그래밍할 수 있게 합니다. 이 프로그래밍된 힘으로 휠이 마모되면서도 일정한 속도로 볼에 진입합니다. 사용되는 세 가지 다른 Tyrolit 휠 각각 고유한 연삭 힘 파라미터로 프로그래밍되어 거울 표면 조도와 일관된 부품 크기 공차를 달성합니다.

최종 버핑 작업으로 대퇴골 볼 작업 표면에 거울 마감 제공. 사진 제공: ANCA

또한 자동 휠 측정 공정을 개발하여 각 호닝 작업이 올바른 인피드 위치에서 시작되도록 보장합니다. 이는 각 호닝 작업 후 휠 마모와 관계없이 공정 일관성을 제공한다고 합니다.

최종 버핑 작업이 마지막 단계로, 볼 작업 표면에 거울 마감을 만듭니다. 이는 최종 고관절 임플란트에서 기계적 마찰과 마모를 최소화하는 데 중요합니다.

완성 볼 표면 조도는 0.01미크론 Ra 미만. 사진 제공: ANCA

ANCA MX7 Linear는 6개 휠 팩 체인저를 탑재하여 모든 연삭, 호닝, 버핑 작업을 한 번 셋업으로 수행할 수 있습니다. 또한 대퇴골 볼 생산용 툴링을 절삭 공구 제조 적용 분야로 쉽게 전환할 수 있습니다. 따라서 대퇴골 볼 생산 전용 기계를 구매하는 대신, 제조업체는 자사 기계로 자사 시장과 비즈니스 모델에 부합하는 다른 CNC 연삭 적용 분야(예: 수술용 로터리 커터, 드릴, 리머, 대퇴골 힙 랩스 연삭)에도 동일한 MX7 Linear 기계를 활용할 수 있습니다.