Обявяване на резултатите:

Ние систематично изложихме революционната производствена парадигма на„интегрирано,-еднократно затягане“на роботизираната хирургическа челюст за форцепс, базирана на японския център за прецизно струговане и фрезоване Mazak QTE-100MSYL с пет-оси联动. Тази технология проби геометричните ограничения на традиционните три-осови машини, постигайки еднократно-прецизно фрезоване и оформяне на сложните канали на потока, пространствено усукани извити повърхности, микро зъбни шарки и високо-прецизни отвори за панти вътре в челюстта на форцепса. Той издигна свободата на проектиране, точността на производство и ефективността до ново ниво, като наистина преобразува цифровия триизмерен модел без загуба във физическа единица.

Точки на фона на изследванията и разработките:

Челюстите на роботизираните хирургически клещи не са прости плоски плочи или прави пръти. Техният дизайн включва сложни ергономични извивки, вътрешни кабелни/тръбни канали, прецизни въртящи се ставни структури и микроскопични зъбци за подобрена сила на захващане. Традиционното производство разчита на комбиниране на много-етапен процес"струговане + много{1}}осово фрезоване + електроерозионна обработка + ръчно полиране."Този модел има фатални недостатъци: многократното затягане причинява кумулативни грешки, което затруднява гарантирането на критични толеранси на размерите (като симетрията на двете челюсти на форцепс, концентричността на отворите на пантите); обработката на сложни вътрешни кухини и канали е трудна, което води до лошо качество на повърхността; последователността на обработка на микроскопични модели на зъби е ниска и разчита на квалифицирани работници. Това води до големи колебания в консистенцията на продукта, ниска производствена ефективност и затруднява постигането на по-сложни и оптимизирани дизайни. Пазарът спешно се нуждае от универсално производствено решение, което може точно и безпроблемно да реализира сложни проекти с висока прецизност.

Основни технологични иновации:

Нашата основна иновация се крие в-задълбоченото прилагане на"пет{0}}оси联动 комбинирана обработка на прецизно струговане и фрезоване"технология.

• Комбинирано струговане и фрезоване и-еднократно затягане:Mazak QTE-100MSYL интегрира изключително твърд шпиндел за струговане и шпиндел за фрезоване с висока производителност. След вмъкване на прътовия материал машината може автоматично да завърши всички процеси като струговане на външната окръжност, обработка на челната повърхност, фрезоване на сложни контури, пробиване, нарязване на резби и др. в една и съща координатна система. Това означава, че от единичен прътов материал до окончателно оформеното тяло на челюстта, с изключение на по-късната обработка на повърхността, няма нужда от вторично затягане, елиминирайки грешката при преобразуване на бенчмарк в нейния източник.
• Пет{0}}координирана обработка на пространствени извити повърхности:Традиционните машини с три{0}}оси могат да извършват само линейни движения в посоките X, Y и Z, което води до ниска ефективност и ниска точност при обработка на сложни извити повърхности. Нашата пет-осна машина добавя две въртящи се оси (B-ос и C-ос), позволявайки на инструмента да бъде ориентиран под произволен ъгъл. Това позволява на фрезата винаги да контактува с повърхността на обработвания детайл под оптимален ъгъл (вертикален или допирателен), завършвайки високо-качествената плавна обработка на тези сложни три-измерни"намаляване на теглото"извити повърхности или ергономична опора за пръсти извити повърхности на челюстта, които се използват за намаляване на зоната на контакт с тъканта и улесняване на изплакването с едно движение.
• Микро инструменти и обработка на микро{0}}функции:Използваме ултра{0}}твърди микро фрези с диаметри до 0,2 mm. Под координирана механична обработка по пет-оси можем прецизно да гравираме микроскопичните зъбни шарки против-приплъзване върху повърхността на свързване на челюстта. Тези зъби вече не са прости прави линии, а три-измерни извити зъби, оптимизирани според механиката на захващане, осигуряващи достатъчно триене за предотвратяване на приплъзване на тъканите и минимизиране на щетите от компресия на тъканите в най-голяма степен. В същото време вътрешните канали за фино промиване също могат да бъдат директно обработени с висока гладкост.
• Онлайн измерване и интелигентна компенсация:Машината интегрира високо{0}}прецизни сонди и може да извършва онлайн измерване на ключови размери по време на процеса на обработка. Въз основа на резултатите от измерването той може-в реално време да компенсира грешките, причинени от износване на инструмента и термична деформация, като гарантира, че стабилността на размера на всяка част при серийно производство е в границите на толеранс от ±0,01 mm.

Механизъм на действие:

Основният механизъм на неговата работа е"детерминистично картографиране от цифров модел към физически обект."В системата за цифрово управление с пет-оси联动, три-измерният CAD модел на челюстта се изчислява, за да формира непрекъсната и плавна траектория на движение на централната точка на инструмента в пет-измерното пространство (X, Y, Z, B, C). Прецизната серво система на машината гарантира, че инструментът се движи стриктно по тази траектория. Благодарение на еднократното-затягане относителната връзка между детайла и координатната система на машинния инструмент остава непроменена. Следователно, независимо дали става въпрос за външния контур, вътрешната кухина, системата от отвори или повърхността, точността на относителната позиция между тях се определя изцяло от геометричната точност на машинния инструмент и точността на интерполация на системата за цифрово управление, достигайки границата на точност, която може да постигне механичното производство. Това позволява на дизайнерите да се освободят от ограниченията на осъществимостта на процеса и да се съсредоточат върху функционалната оптимизация на инструмента. Прецизната и контролируема обработка на микроскопични зъбни модели директно оптимизира характеристиките на триене на повърхността на структурата на челюстта-.

Проверка на ефикасността:

След като бяха проверени от машина за измерване на координати (CMM), ключовите допустими отклонения на размерите (като точността на контура, симетрията и точността на позицията на отвора на пантите на сдвоените челюсти) на челюстите, произведени чрез този процес, показаха подобрение с порядък на величина в сравнение с традиционния процес. Когато се наблюдават под електронен микроскоп, яснотата, последователността и остротата на микроскопичните модели на зъбите са много по-добри от тези на процесите на ецване или щамповане. Функционалните тестове показаха, че биполярните челюсти, произведени чрез този процес, имат изключително висока точност на подравняване на електродите, равномерни искри по време на електрокоагулация и нямат странично изтичане. Клиничната обратна връзка показва, че новите челюсти имат повече"твърд"и"последователен"усещане за захващане и може да осигури по-надеждна механична обратна връзка по време на фини операции. По отношение на ефективността на производството, цикълът на-обработка на една бройка е съкратен с повече от 40%.

Стратегия и философия за научни изследвания и развитие:

Нашата философия е:„Великата геометрична прецизност е физическата основа на един изключителен хирургически инструмент.“Вярваме, че прецизността на роботизираната хирургия в крайна сметка трябва да се постигне чрез прецизни движения на ендоскопските инструменти на ниво милиметър-и микро-нютон-ниво. Това изисква самите инструменти да имат възможно най-високата и постоянна геометрична точност. Нашата стратегия е да инвестираме в композитна технология за струговане и фрезоване с пет-оси, която представлява най-високото ниво на рязане на метал. С"суперсила"на оборудването, ние гарантираме"свръхпрецизност"на продуктите. Ние се ангажираме да дигитализираме и автоматизираме производствения процес в най-голяма степен, като концентрираме човешката креативност върху дизайна и програмирането на процеса и оставяме повтарящото се прецизно изпълнение на машините.

Бъдеща перспектива:

В бъдеще ще вървим към"интегриране на адитивно и субтрактивно производство"и"адаптивна обработка".Ще проучим използването на метален 3D печат (SLM) за създаване на заготовки на челюсти с вътрешни конформни охлаждащи канали или неправилни кухини и след това ще използваме пет-осен прецизен машинен инструмент за окончателно формоване и довършителни работи, съчетавайки предимствата и на двете. В същото време ще разработим интелигентна адаптивна система за управление, базирана на сливането на мулти-сензорна информация по време на обработката (като вибрации, акустични емисии и сила на рязане), позволявайки на машинния инструмент автоматично да оптимизира параметрите на рязане и да се справя с микро-неравностите на материала, постигайки истинска„интелигентна производствена единица“,и непрекъснато водещи технологичните граници на свръх-прецизната обработка на медицински устройства.