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淺析線切割機床在醫(yī)療器械行業(yè)中的應(yīng)用

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，并探尋一種安全的產(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）。

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，
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*質(zhì)量的人工關(guān)節(jié)、牙、微型泵等移植部件和臨床器械、腦部治療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。

*的精度是一個方面，而經(jīng)濟效益則又是另一個方面。Hirschmann公司的設(shè)計人員與醫(yī)療行業(yè)企業(yè)及研究機構(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）。

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。
個性化的夾具和多重夾持系統(tǒng)可以提供幫助

在機床作業(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，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)驗可以提供很大的幫助。由于此類加工方案可以實現(xiàn)自動化，因此人們?nèi)匀环浅？粗剡@些加工工藝。

線切割機屬于精度zui高的加工設(shè)備之一，很多企業(yè)都結(jié)合使用線切割機和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)進行夾持。A軸作為第六軸，接受線切割機的同步控制（圖3）。在部件的外形輪廓方面，可以滿足各種各樣的需求。

圖3 線切割機配以A軸，可以達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，可以實現(xiàn)自動加工過程

直接式測量系統(tǒng)控制軸的旋轉(zhuǎn)

為了達到醫(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到±2.5"的范圍。為了闡明這種精度等級，下面就以一個應(yīng)用實例來具體說明：如果工件的直徑為180mm，其指數(shù)化的zui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現(xiàn)自動化。

結(jié)合使用線切割機和一個附加的旋轉(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zui大轉(zhuǎn)速達到1500r/min時，通過線切割機上的鋼絲，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安全，部件表面質(zhì)量高，即便是精細產(chǎn)品，也不例外。這是因為在采用這種加工工藝時，不會產(chǎn)生諸如圓磨時可產(chǎn)生的側(cè)向加工壓力。幾個毫米至幾個微米范圍內(nèi)的特定的網(wǎng)狀物、尖狀物、圓盤或球狀物均可達到很高的表面質(zhì)量。

圖4 一種針對圓形工件的已獲的夾持系統(tǒng)可以實現(xiàn)對同心度和擺動量的近乎的校準(zhǔn)

為了達到這種效果，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)用實例便是對腦部手術(shù)針、心臟起搏器部件、靜脈擴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，工件更換也可以實現(xiàn)自動化。

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)域的發(fā)展是一種組合型的旋轉(zhuǎn)和定位心軸。它不僅可以實現(xiàn)線切割，在一次夾持中，還可以實現(xiàn)平面的切割（圖5）。由此可以提高生產(chǎn)的經(jīng)濟性。（end）

后言

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微米范圍之內(nèi)的加工工藝。