Offentliggørelse af resultater:

Vi redegjorde systematisk for det revolutionære fremstillingsparadigme"integreret,-en gangs fastspænding"af den kirurgiske robottangkæbe baseret på det japanske Mazak QTE-100MSYL fem-akse联动 præcisionsdrejnings- og fræsecenter. Denne teknologi brød igennem de geometriske begrænsninger af traditionelle tre-aksemaskiner og opnåede en-nøjagtig fræsning og formning af de komplekse strømningskanaler, rumligt snoede, buede overflader, mikrotandmønstre og høj-hængselhuller inde i pincetkæben. Det løftede designfriheden, fremstillingsnøjagtigheden og effektiviteten til et nyt niveau, og konverterede virkelig den digitale tredimensionelle model uden tab til en fysisk enhed.

Baggrundssmertepunkter for forskning og udvikling:

Kæberne på den kirurgiske robottang er ikke simple flade plader eller lige stænger. Deres design inkorporerer komplekse ergonomiske kurver, interne kabel-/rørkanaler, præcise roterende ledstrukturer og mikroskopiske tandmønstre for øget gribekraft. Traditionel fremstilling er afhængig af en proces med flere-trin"drejning + multi-akse fræsning + elektrisk afladningsbearbejdning + manuel polering."Denne model har fatale fejl: Multipel fastspænding forårsager kumulative fejl, hvilket gør det vanskeligt at garantere kritiske dimensionelle tolerancer (såsom symmetrien af ​​de to pincetkæber, koncentriciteten af ​​hængselhullerne); behandling af komplekse indre hulrum og kanaler er vanskelig, hvilket resulterer i dårlig overfladekvalitet; Bearbejdningskonsistensen af ​​mikroskopiske tænder er lav, og den er afhængig af faglærte. Dette fører til store udsving i produktkonsistens, lav produktionseffektivitet og gør det vanskeligt at opnå mere komplekse og optimerede designs. Markedet har et presserende behov for en universel fremstillingsløsning, der nøjagtigt og problemfrit kan realisere komplekse designs med høj præcision.

Kerneteknologisk innovation:

Vores kerneinnovation ligger i den-dybdegående anvendelse af"fem-akser联动 præcisionsdrejning og fræsning kombineret bearbejdning"teknologi.

• Kombineret drejning og fræsning og engangs-opspænding:Mazak QTE-100MSYL integrerer en meget stiv drejespindel og en højtydende fræsespindel. Efter at stangmaterialet er indsat, kan maskinen automatisk gennemføre alle processer såsom ydercirkeldrejning, endefladebehandling, kompleks konturfræsning, boring, anboring osv. i samme koordinatsystem. Dette betyder, at fra et enkelt stangmateriale til det endeligt formede kæbelegeme, bortset fra den senere overfladebehandling, er der ikke behov for sekundær fastspænding, hvilket eliminerer benchmark-konverteringsfejlen ved kilden.
• Fem-aksekoordineret bearbejdning af rumlige buede overflader:Traditionelle maskiner med tre-akser kan kun udføre lineære bevægelser i X-, Y- og Z-retningerne, hvilket resulterer i lav effektivitet og ringe nøjagtighed ved behandling af komplekse buede overflader. Vores fem-aksemaskine tilføjer to roterende akser (B-akse og C-akse), hvilket gør det muligt for værktøjet at blive orienteret i enhver vinkel. Dette gør det muligt for fræseren altid at kontakte emnets overflade i den optimale vinkel (lodret eller tangent), hvilket fuldender den glatte behandling af høj-kvalitet af disse komplekse tre-dimensionelle"vægttab"buede overflader eller ergonomiske fingerstøtter buede overflader på kæben, der bruges til at reducere kontaktområdet med vævet og lette skylningen på én gang.
• Mikroværktøjer og mikro-funktionsbehandling:Vi bruger ultra-hårde mikrofræsere med diametre så små som 0,2 mm. Under fem-aksekoordineret bearbejdning kan vi præcist gravere de anti-mikroskopiske tandmønstre på kæbens parringsoverflade. Disse tænder er ikke længere simple lige linjer, men tredimensionelle kurvetænder, der er optimeret i henhold til gribemekanikken, hvilket giver tilstrækkelig friktion til at forhindre vævsglidning og minimere vævskompressionsskader i størst muligt omfang. Samtidig kan de indvendige fine skyllekanaler også bearbejdes direkte med høj glathed.
• Online måling og intelligent kompensation:Maskinen integrerer høj-præcisionsprober og kan udføre onlinemåling af nøgledimensioner under bearbejdningsprocessen. Baseret på måleresultaterne kan den i realtid-kompensere for fejl forårsaget af værktøjsslid og termisk deformation, hvilket sikrer, at størrelsesstabiliteten for hver del i batchproduktion er inden for toleranceområdet på ±0,01 mm.

Virkningsmekanisme:

Kernemekanismen i dens drift er"deterministisk kortlægning fra digital model til fysisk enhed."I det fem-akse联动 numeriske kontrolsystem beregnes den tre-dimensionelle CAD-model af kæben til at danne en kontinuerlig og jævn bevægelsesbane af værktøjets midtpunkt i det fem-dimensionelle rum (X, Y, Z, B, C). Værktøjsmaskinens præcise servosystem sikrer, at værktøjet bevæger sig strengt langs denne bane. På grund af en-opspænding forbliver det relative forhold mellem emnet og værktøjsmaskinens koordinatsystem uændret. Derfor, uanset om det er den ydre kontur, indre hulrum, hulsystem eller overflade, er den relative positionsnøjagtighed mellem dem fuldstændig bestemt af den geometriske nøjagtighed af værktøjsmaskinen og interpolationsnøjagtigheden af ​​det numeriske kontrolsystem, når den præcisionsgrænse, som mekanisk fremstilling kan opnå. Dette gør det muligt for designere at bryde fri fra begrænsningerne af procesgennemførlighed og fokusere på den funktionelle optimering af instrumentet. Den præcise og kontrollerbare behandling af mikroskopiske tandmønstre optimerer direkte friktionsegenskaberne for kæbe-strukturgrænsefladen.

Effektivitetsbekræftelse:

Efter at være blevet inspiceret af en koordinatmålemaskine (CMM), har de vigtigste dimensionelle tolerancer (såsom konturnøjagtigheden, symmetrien og hængselshulspositionsnøjagtigheden af ​​de parrede kæbestykker) for kæberne, der er produceret ved denne proces, vist en forbedring med en størrelsesorden sammenlignet med den traditionelle proces. Når de observeres under et elektronmikroskop, er klarheden, konsistensen og skarpheden af ​​de mikroskopiske tandmønstre langt overlegne i forhold til ætsnings- eller stemplingsprocesserne. Funktionstests har vist, at de bipolære kæber fremstillet ved denne proces har ekstrem høj elektrodejusteringsnøjagtighed, ensartede gnister under elektrokoagulering og ingen lateral lækage. Klinisk feedback indikerer, at de nye kæber har en mere"solid"og"konsekvent"gribende følelse og kan give mere pålidelig mekanisk feedback under fine operationer. Med hensyn til produktionseffektivitet er forarbejdningscyklussen for enkelt-stykke blevet forkortet med mere end 40 %.

Forsknings- og udviklingsstrategi og filosofi:

Vores filosofi er:"Den ultimative geometriske præcision er det fysiske grundlag for et fremragende kirurgisk instrument."Vi mener, at præcisionen af ​​robotkirurgi i sidste ende skal opnås gennem millimeter-niveau og mikro-newton-niveau præcise bevægelser af de endoskopiske instrumenter. Dette kræver, at selve instrumenterne har den højest mulige og ensartede geometriske præcision. Vores strategi er at investere i fem-akserne联动 drejning og fræsning af kompositteknologi, som repræsenterer det højeste niveau af metalskæring. Med"superkraft"af udstyret sikrer vi"overpræcision"af produkterne. Vi er forpligtet til at digitalisere og automatisere fremstillingsprocessen i størst muligt omfang, koncentrere menneskelig kreativitet om design og procesprogrammering og overlade den gentagne præcise udførelse til maskinerne.

Fremtidsudsigter:

I fremtiden vil vi bevæge os hen imod"integration af additiv og subtraktiv fremstilling"og"adaptiv behandling."Vi vil udforske brugen af ​​metal 3D-print (SLM) til at skabe kæbeemner med interne konforme kølekanaler eller uregelmæssige hulrum og derefter bruge et fem--akset præcisionsværktøj til endelig formning og efterbehandling, der kombinerer fordelene ved begge. Samtidig vil vi udvikle et intelligent adaptivt kontrolsystem baseret på sammensmeltningen af ​​multi-sensorinformation under behandlingen (såsom vibration, akustisk emission og skærekraft), hvilket gør det muligt for maskinen automatisk at optimere skæreparametre og håndtere materialemikro-ujævnheder og opnå en ægte"intelligent produktionsenhed,"og konstant fører den teknologiske grænse inden for ultra-præcisionsbehandling af medicinsk udstyr.