采用GibbsCAM软件解决方案加速零件组生产，成功制造脊髓融合手术支架

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客户名称：Mendell Inc公司

地点：美国明尼苏达州Lakeville

公司网址：https://mendell.com

解决方案：GibbsCAM软件

       Mendell公司坐落在在美国明尼苏达州Lakeville东南角的Minneapolis市郊，1965年成立，至今已有40多年历史。Mendell公司从1992年Bryan Bartz担任总经理开始转变发展方向。在那之前，他们主要集中在国防工程方面，在Bryan Bartz上任前该项目已经步向衰退，处于亏损状态。Bryan Bartz上任不久，Mendell公司就转向半导体、数据存储和通用设备生产。

       Bryan Bartz于1999年买下了Mendell公司，开始进行战略规划，全面了解公司的实力、生产能力和企业竞争力。经过调查，他发现Mendell公司员工在医疗设备制造方面理论知识扎实，技能熟练，很适合在精密医疗器械行业发展，于是他把Mendell公司的发展重心定位在了医疗器械行业。

      由于Mendell公司位于Medical Alley中心地带—该地区有很多医疗保健公司因而得名Medical Alley（医疗大道）—他们必需树立自己的特色才能生存。正是由于Mendell公司认识到了这点， 他们一直紧紧追随着医疗行业的发展步伐，不断寻求有发展前景的项目，他们的业务有90%是面向医疗行业客户。Mendell公司的57名雇员能综合使用各种技术，包括操作28台机床和3套GibbsCAM软件。Mendell公司除了为航空航天、国防及色谱装置生产零部件外，还生产植入式医疗器械、外科手术器具、诊断仪器等。

      “我们的成功主要得益于我们拥有优秀的员工队伍，”Mendell公司市场营销部副总裁Steve Storlie说，“他们勇于担当，乐意 承担更多新的工作任务，并努力干好，在大家的齐心协力下，我们公司不断发展壮大。如果光拥有最先进的技术，而没有能很好运用这些技术的人才，我们不可能取得今天这样的成果。我们提供的是优秀人才、合作精神和高端技术，而不光光是产品。”

      当问及Mendell公司能有多少优秀员工时，Bartz回答说“如果公司能让员工觉得备受照顾，有很干净的工作环境，家庭式的工作氛围，收入不菲，且公司有一定的赞赏和奖励措施，那么拥有优秀的员工队伍就不难了。”

      非工作性津贴，如在每年夏天和明尼苏达州的冰上捕鱼季节组织员工钓鱼，这样的活动对于增加团队凝聚力也有帮助。Bartz虽贵为老板，但很有亲和力，帮助大家不断学习进步，让Mendell公司和员工都受益匪浅。

       由于Mendell公司在业内口碑很好，吸引了很多经验丰富的人才，该公司有健全的培训机制，为员工提供很多培训机会，促使很多年轻员工愿意留在该公司长期发展。“Mendell公司敢于聘用经验少的机械师，帮助他们提升技能，成为高级机械师。”

高科技，高净度

      就成功的技术因素而言，Mendell公司市场营销部副总裁Steve Storlie把功劳归功于GibbsCAM软件，因为GibbsCAM软件编程十分高效，加快了从设计到生产的进程。“GibbsCAM软件在零件组编程和常用医疗设备编程方面非常好用，因为采用GibbsCAM软件复制数据只需简单拖拉就能把数据从一个零件复制到另一个零件。使用GibbsCAM软件，无需复制就能创建并修改相关联零部件，把在电脑上操作的时间从几个小时缩短到几分钟完成。我们采用此方法所做出的产品质量更好，还能严格控制公差降低可变性，实现真正意义上的缩短生产周期。高速度、一致性和高精度让我们在激烈的竞争中拥有巨大优势。”

      GibbsCAM软件在虚拟仿真方面功能强大。“GibbsCAM软件的可视化功能和仿真功能是非常好的销售工具。采用GibbsCAM软件的虚拟仿真功能，无需进行实际加工，就能通过仿真检验编程效果。GibbsCAM软件在加工理念、性能及加工进程方面能充分满足客户的要求。”

      Mendell公司凭借着在业内丰富的经验和良好的信誉，以技术赢得了客户的信赖。“我们的客户及客户所在行业对复杂零件的质量和外观都有很高的要求，”Storlie说，“我们公司已使用GibbsCAM软件多年，在GibbsCAM软件虚拟仿真功能推出前，我们要反复试验好几次才能生产原型。”

      Mendell公司应用工程师及首席程序师Jeremy Thon起初很困扰，但自从有GibbsCAM软件的虚拟仿真后方便了很多，他说“客户告诉我们他们的想法，如果可能，他们还提供功能特征的公差。我们研究CAD模型，有时会用到GibbsCAM软件的虚拟加工功能，在保证结构完整的同时，为客户提供或经济或美观的解决方案。”

      制造医疗设备最大的挑战不是技术。最大的挑战首先是高净度；然后是流程跟踪，之后才是Mendell公司生产所执行的ISO认证标准。Mendell公司在生产过程中严把关，如生产可植入式塑料品不使用冷冻剂，以满足高净度的要求。

      Mendell公司使用几个诀窍来提高产品精度，并缩短生产周期，首先从夹具开始。GibbsCAM软件功能全面，他们可以执行任何操作，无需返回到CAD中绘图。Mendell公司先使用实体模型零件几何做夹具，实现零件与夹具间的完美配合。GibbsCAM软件把他们放到一起，并采用仿真功能演示他们的相契合度，节约了很多时间。

      Mendell公司努力生产零件组，经常生产由14个不同型号零件组成的医疗植入零件组。采用GibbsCAM软件不停地进行编程、设置、加工。Thon说“最糟糕的情况是，我们为操作人员生产可互换的夹具，以便于在同一零点查找和先前零件不同型号的零件。我们保存机床偏移设置，节约了每个零件的调入时间。”

上图是Mendell公司正在Tornos瑞士型机床上用GibbsCAM软件加工零件的全过程

提高机床利用率

      脊髓融合手术支架采用专用于医疗业的PEEK塑料，其中复杂几何需5轴加工，是典型的零件组零件。此零件宽约0.300英寸，长3/4英寸至1英寸，最大高度0.600英寸。每个零件不同角度都有裁剪，包括贝形边角，面角和用来显示X光放射线方向的钽针孔（因为塑料不能反射X光）。当这些操作完成后，在机床上进行精加工和修边，提高产品精度，以防止杂质混入。

      客户提交CAD图，但不打印出来。Mendell公司需要最小图纸的四五个临界尺寸。Thon直接导入SOLIDWORKS生成的第一个图到GibbsCAM软件中，把1英寸的毛坯固定住，设置铰轴支座上安装的5C圆头铆钉的倾斜和旋转角度。由于模型位于转轴上方，他把工件排列在一个面上，为每把刀具的偏角定义一个平面，然后从模型中抽取几何体并定义切削尺寸。“操作技巧是确定偏角的方向和角度，选取所有必要的几何。”Thon说，“这之后再选取工具就简单了。”

      Mendell公司使用GibbsCAM软件仿形铣功能，Thon说，“这是一个很棒的抽取几何体和驱动刀路的工具。我们需要精确度，但客户提供的实体未必符合打印规格。所以我们尽量抽取几何体，然后使用GibbsCAM软件标注尺寸，如果需要的话，重新创建几何体，有时候还需要重新创建实体。

     GibbsCAM软件还能帮助选择刀具，换掉成型铣刀。Thon通常通过改变偏刀角度调节标准刀具。当必要时，他还使用GibbsCAM软件的Tool Tile设计工具，采用模拟仿真功能进行测试，成功后打印出来。当所有工具都定义好之后，使用GibbsCAM软件的模拟仿真功能把所有操作都过一遍以确保无误。

      当零件组的第一个零件完成后，Thon把下一个CAD模型放到这个零件的同一位置，继续使用之前的参数。这就节省了大量时间，尤其是做原型，节省时间更多。Thon说，“设置14个不同型号的零件，每个零件做10个，需要很多时间。采用GibbsCAM软件，平均每个零件省去了好几个小时的设置和编程时间。这么做还能省去零件在机床间换工位的时间以及闲置时间。”

上图是脊髓融合手术支架零件组中的一个零件在五轴CNC加工中心上的第一步操作即将完成

医疗器械行业零件日益复杂

      Mendell公司之前从未使用CAM软件为瑞士车床编程，但GibbsCAM软件帮助他们把机床更好地利用起来，制造出钛合金椎弓根螺钉系统原型并进行了前期生产，此零件组螺钉有六个尺寸，最长的1.25英寸。此零件组的三个或更多的组件采用一个螺旋式连接器和压线帽（闭端子） 固定在横穿椎骨的支架上。

       此螺旋式连接器采用GibbsCAM软件进行车削和铣削编程，在Tornos瑞士型车床上生产，而原型和连接器及压线帽（闭端子）是在车削中心和五轴铣削机床上加工完成的。“我们还是没有打印，”Thon说，“我们与客户通力合作，成功实现产品设计的适用性与功能性。连接器内的弧形部件能根据支架进行调节，因而放入螺钉并旋转压线帽（闭端子），就能把杆、连接器、压线帽（闭端子）和螺钉永久固定住。”

       脊髓融合手术支架的连接器和压线帽（闭端子）生产方法类似。Thon把工件定位好之后排列在平面上，然后抽取边缘几何，定义刀具，编制五轴铣削程序，通过5C圆头铆钉进给棒料，再切断工件，转到车削中心上进行精加工。

        应用GibbsCAM软件到瑞士型机床并不是我们的首选，因为通过机床的数控系统编程车削零件比较简单。但随着零件越来越复杂，Mendell公司不得不开始使用GibbsCAM软件编程。在这之前，编程人员只为机床操作人员提供CAD模型的形状几何和交叉点半径，以便于让机床数控系统编程更为简单，有时候还会提供车床加工代码，机床操作人员把这些代码直接粘贴到瑞士机床的加工程序里。Thon说“把连接器的加工代码转到Tornos机床上可没那么简单，但用GibbsCAM软件能为带有动力刀座的车床生成加工代码，我们把这些代码粘贴到瑞士机床的系统内再进行加工，这就使加工连接器简单多了。现在，这个螺旋式连接器都在瑞士型机床上进行生产，无需再转到其他机床上加工了。 ”

       Mendell公司市场营销部副总裁Steve Storlie对于最近的生产进程如此高效非常兴奋。Mendell公司刚刚新购了一台Tornos瑞士型机床和两台五轴以上机床，他们打算全面应用GibbsCAM软件为已有的所有瑞士型机床编程。Steve Storlie说“我们还会继续添置车铣复合设备，我们将依靠GibbsCAM软件来把这些设备应用起来。我们能完成任何更为复杂的加工，我们将努力让医疗器械行业的零部件更加美观大方。”