การปรับปรุงความเป็นทรงกลมของหัวสะโพกเทียมด้วยเครื่องกลึงซีเอ็นซีแบบธรรมดา

Abstract

การผ่าตัดเปลี่ยนข้อต่อสะโพกเทียม (total hip) มีค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากข้อต่อสะโพกเทียมมีราคาแพง ส่วนหนึ่งมาจากการใช้เครื่องจักรที่มีราคาสูงมากในการปรับความเป็นทรงกลม (sphericity) หัวสะโพกเทียม (femoral head) หลังจากกระบวนการกลึง ตามมาตรฐาน ASTM F2033 หัวสะโพกเทียมที่ใช้กับเบ้าพลาสติก (acetabular cup) ต้องมีความคลาดเคลื่อนจากความเป็นทรงกลม (out-of-sphericity) ไม่เกิน 10 ไมโครเมตร และไม่เกิน 5 ไมโครเมตรสำหรับหัวสะโพกเทียมที่ใช้กับเบ้าโลหะ จากการทดลองกลึงหัวสะโพกเทียมด้วยเครื่องกลึงซีเอ็นซีแบบธรรมดา (conventional CNC lathe) พบว่า ความคลาดเคลื่อนจากความเป็นทรงกลมมีค่าเท่ากับ 11.13±0.60 ไมโครเมตร (ที่ระดับความมั่นใจ 95%) ซึ่งไม่เป็นไปตามมาตรฐาน งานวิจัยนี้จึงออกแบบและผลิตฟาสต์ทูลเซอร์โว (fast tool servo) ที่มีความแม่นยำสูงและมีสมรรถนะเพียงพอสำหรับการใช้ชดเชยรัศมีที่คลาดเคลื่อนเพื่อปรับปรุงความเป็นทรงกลมของหัวสะโพกเทียมบนเครื่องกลึงซีเอ็นซีแบบธรรมดา จากการวิเคราะห์ทางสถิติ พบว่า สามารถใช้โปรไฟล์ความกลมเฉลี่ยและโปรไฟล์ความกลมลำดับก่อนหน้าเป็นโปรไฟล์ความกลมตัวแทนสำหรับการอ้างอิงรัศมีที่คลาดเคลื่อนที่จะเกิดขึ้นได้ หลังจากการปรับปรุงความเป็นทรงกลม พบว่า การใช้โปรไฟล์ความกลมเฉลี่ยเป็นโปรไฟล์ความกลมตัวแทนสามารถผลิตหัวสะโพกเทียมที่มีความคลาดเคลื่อนจากความเป็นทรงกลมเท่ากับ 6.69±0.67 ไมโครเมตร ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานของหัวสะโพกเทียมที่ใช้กับเบ้าพลาสติก และการใช้โปรไฟล์ความกลมลำดับก่อนหน้าเป็นโปรไฟล์ความกลมตัวแทนสามารถผลิตหัวสะโพกเทียมที่มีความคลาดเคลื่อนจากความเป็นทรงกลมเท่ากับ 4.04±0.54 ไมโครเมตร ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานของหัวสะโพกเทียมที่ใช้กับเบ้าพลาสติกและเบ้าโลหะ ดังนั้นการปรับปรุงความเป็นทรงกลมด้วยฟาสต์ทูลเซอร์โวบนเครื่องกลึงซีเอ็นซีแบบธรรมดาจึงสามารถลดต้นทุนและขั้นตอนการผลิตหัวสะโพกเทียมที่มีความเป็นทรงกลมตามมาตรฐาน ASTM F2033 ได้