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醫(yī)療行業(yè)對線切割機(jī)床的需求

        醫(yī)療行業(yè)對線切割機(jī)床的需求
醫(yī)療行業(yè)的微型化和精密化潮流推動著線切割技術(shù)向前發(fā)展。一方面,采用高精密的夾具和相應(yīng)的外圍設(shè)施,使得標(biāo)準(zhǔn)型線切割機(jī)床仍能不斷滿足醫(yī)療行業(yè)的需求;另一方面,通過電火花加工技術(shù),可以找到一種把部件誤差限制在幾個(gè)微米范圍之內(nèi)的加工工藝。

當(dāng)今,醫(yī)療行業(yè)頗具成長性,僅在德國市場就已經(jīng)有大約16000家企業(yè)為醫(yī)療行業(yè)市場制造大約10000種產(chǎn)品,且增長量急劇上升。

特別是微型化的趨勢在向前發(fā)展。人們總在追求生產(chǎn)工藝的簡單化,并探尋一種**的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝。對此,微型加工工藝得到人們的青睞。在這里,放電加工技術(shù)便是一種合適的工藝,例如線切割(圖1)。

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圖1 在對小型和極小型部件(諸如用于醫(yī)療行業(yè)的部件)加工時(shí),
微型加工越來越得到人們的青睞。其中一種比較可靠的加工工藝便是線切割只有0.001mm的公差并不稀罕

采用超精密的夾具、高精密的轉(zhuǎn)臺和旋轉(zhuǎn)軸,有助于滿足該行業(yè)對產(chǎn)品精度的要求,并生產(chǎn)出極高質(zhì)量的人工關(guān)節(jié)、牙、微型泵等移植部件和臨床器械、腦部**用針和心臟起搏器等產(chǎn)品。在此類產(chǎn)品中,很多產(chǎn)品的公差范圍只有0.001mm,這種情況并不少見。

極高的精度是一個(gè)方面,而經(jīng)濟(jì)效益則又是另一個(gè)方面。Hirschmann公司的設(shè)計(jì)人員與醫(yī)療行業(yè)企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)合作,連續(xù)研發(fā)出多種夾具裝置和多重夾持系統(tǒng),符合經(jīng)濟(jì)性良好的線切割加工和醫(yī)療部件的銑削要求。有待加工的部件往往都是一些復(fù)雜和敏感的部件,對于這些部件,無法采用標(biāo)準(zhǔn)型夾具(圖2)。

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圖2 醫(yī)療部件往往都具有復(fù)雜的輪廓,對此標(biāo)準(zhǔn)型夾具無法匹配。
個(gè)性化的夾具和多重夾持系統(tǒng)可以提供幫助在機(jī)床作業(yè)之外的同步夾持與預(yù)調(diào)節(jié)工作和復(fù)合加工,都可以顯著降低制造成本。與此同時(shí),應(yīng)用在電火花加工和線切割以及HSC銑削或水切割場合的標(biāo)準(zhǔn)型夾持系統(tǒng)積累的經(jīng)驗(yàn)可以提供很大的幫助。由于此類加工方案可以實(shí)現(xiàn)自動化,因此人們?nèi)匀环浅?粗剡@些加工工藝。

線切割機(jī)屬于精度*高的加工設(shè)備之一,很多有名企業(yè)都結(jié)合使用線切割機(jī)和A軸,來制造諸如移植關(guān)節(jié)等一類產(chǎn)品。加工件依靠夾具或托盤系統(tǒng)進(jìn)行夾持。A軸作為第六軸,接受線切割機(jī)的同步控制(圖3)。在部件的外形輪廓方面,可以滿足各種各樣的需求。

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圖3 線切割機(jī)配以A軸,可以達(dá)到車削和線切割功能的結(jié)合。
A軸可以裝備氣動卡盤,由此,可以實(shí)現(xiàn)自動加工過程醫(yī)療行業(yè)對線切割機(jī)床的需求
直接式測量系統(tǒng)控制軸的旋轉(zhuǎn)

為了達(dá)到醫(yī)療行業(yè)對加工精度的要求,所有A軸均配備一種直接測量系統(tǒng),從而使部件的精度達(dá)到±2.5"的范圍。為了闡明這種精度等級,下面就以一個(gè)應(yīng)用實(shí)例來具體說明:如果工件的直徑為180mm,其指數(shù)化的*大誤差為±0.001mm。A軸可以裝配氣動卡盤,這樣加工過程即可實(shí)現(xiàn)自動化。

結(jié)合使用線切割機(jī)和一個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)軸,可以開辟出加工各式各樣的旋轉(zhuǎn)對稱部件的新天地。待加工的毛坯件放置在旋轉(zhuǎn)軸上,在*大轉(zhuǎn)速達(dá)到1500r/min時(shí),通過線切割機(jī)上的鋼絲,可以在旋轉(zhuǎn)的工件上做出任意的外形輪廓。這種工藝的長處在于工藝**,部件表面質(zhì)量高,即便是精細(xì)產(chǎn)品,也不例外。這是因?yàn)樵诓捎眠@種加工工藝時(shí),不會產(chǎn)生諸如圓磨時(shí)可產(chǎn)生的側(cè)向加工壓力。幾個(gè)毫米至幾個(gè)微米范圍內(nèi)的特定的網(wǎng)狀物、尖狀物、圓盤或球狀物均可達(dá)到很高的表面質(zhì)量。

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圖4一種針對圓形工件的已獲**的夾持系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對同心度和擺動量的近乎**的校準(zhǔn)為了達(dá)到這種效果,除了軸的同心精度之外,一種針對圓形工件的已獲**的夾持系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)同心度和擺動量近似為零的調(diào)整(圖4)。在醫(yī)療裝備行業(yè)中,線切割工藝的典型應(yīng)用實(shí)例便是對腦部手術(shù)針、心臟起搏器部件、靜脈擴(kuò)張器械和活體解剖器械以及微型壓鑄型芯和推射器頂桿等產(chǎn)品的加工。通過對車削和線切割功能的結(jié)合應(yīng)用,工件更換也可以實(shí)現(xiàn)自動化。

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圖5用于線切割的組合型旋轉(zhuǎn)和定位心軸并不比一根火柴大多少線切割技術(shù)領(lǐng)域的*新發(fā)展是一種組合型的旋轉(zhuǎn)和定位心軸。它不僅可以實(shí)現(xiàn)線切割,在一次夾持中,還可以實(shí)現(xiàn)平面的切割(圖5)。由此可以提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。

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