С быстрым развитием медицинских технологий хирургические роботы стали ключевым помощником в повышении точности диагностики и лечения. От точной имплантации искусственных суставов в ортопедической хирургии до проведения анализа образцов на миллиметровом уровне в лаборатории — высокоточные компоненты необходимы. Основные компоненты, такие как роботизированная рука и система передачи хирургических роботов, часто требуют чрезвычайно малых размеров и строгого контроля допусков (часто до 0,01 мм), что предъявляет чрезвычайно высокие требования к процессам обработки.
Как поставщик услуг, специализирующийся на быстром прототипировании и прецизионной настройке ЧПУ, компания Elite Mold Tech недавно завершила проект обработки для клиента, ориентированного на основные компоненты хирургических роботов. От микроскопических деталей из нержавеющей стали до ключевых компонентов системы передачи, мы поддерживали строгие стандарты точности на протяжении всего процесса, решая основные проблемы клиента, связанные с высоким процентом брака и трудностями соответствия допускам. Далее мы поделимся нашим подходом к индивидуальной обработке компонентов хирургических роботов на примере конкретного тематического исследования.
I. Предыстория проекта: Жесткие требования к точности компонентов хирургических роботов
Производительность хирургического робота напрямую зависит от точности обработки его компонентов — даже отклонение на 0,05 мм может привести к смещению роботизированной руки, ставя под угрозу безопасность операции. Клиент (разработчик медицинского оборудования) требовал два основных компонента для своего робота-ассистента в хирургии:
1.1 Миниатюрные конструктивные компоненты из нержавеющей стали
- 1.3 Основные требования клиентаРазмеры: Всего 7 × 7 × 22 мм, с чрезвычайно тонким срезом 0,1 мм по краю
- Предыдущие проблемные моменты: Из-за деформации и недостаточной шероховатости поверхности срезы легко деформировались, что приводило к проценту брака до 30%1.2 Компоненты вала системы передачи
- прецизионную обработку ЧПУТребования к точности: Контролируемое радиальное и осевое биение; общее биение для отверстия диаметром 2,5 мм ≤ 0,02 мм
Предыдущие проблемные моменты: Клиент не смог соответствовать стандарту биения в предыдущих попытках обработки
- 1.3 Основные требования клиентаУвеличить процент годности компонентов до более чем 99%, контролируя при этом затраты
- Поставить первую партию образцов в течение 15 дней для поддержки последующего тестирования всей машиныElite Mold Tech разработала целевое решение, сочетающее в себе
- прецизионную обработку ЧПУ и
процессы проволочной резки
- для решения этих задач.
- II. Реализация решения: Повышение точности для двух основных компонентов
Для двух типов компонентов клиента мы решили проблемы обработки с помощью трех ключевых мер: оптимизации процесса, конструкции приспособлений и модернизации контроля качества.2.1 Микродетали из нержавеющей стали: Прецизионная обработка тонких срезов 0,1 ммСамая большая проблема для этой детали из нержавеющей стали размером 7 × 7 × 22 мм заключается в тонких срезах 0,1 мм по краям:Нержавеющая сталь обладает высокой твердостью (HRC 30-35), поэтому неравномерное напряжение во время обработки тонких срезов легко вызывает деформацию.Требование к шероховатости поверхности: Ra 0,8 мкм (эквивалентно зеркальной гладкости).
Предыдущая проблема: Одноэтапный процесс фрезерования ЧПУ, используемый клиентом, приводил к высокому проценту брака.
Мы решили эти проблемы с помощью трехэтапного решения:
Шаг 1: Комбинация процессов — фрезерование ЧПУ + электроэрозионная обработка проволокой
Сначала используйте фрезерование ЧПУ для обработки основной структуры детали, оставляя припуск на обработку 0,1 мм.
- медленную проволочную электроэрозионную обработку
- для обработки тонких срезов:
Используйте проволочный электрод диаметром всего 0,12 мм для точной резки тонкой кромки 0,1 мм.
Бесконтактная обработка позволяет избежать деформации, вызванной напряжением, и достичь шероховатости поверхности Ra 0,8 мкм без последующей полировки.
- Шаг 2: Оптимизация параметров — снижение напряжения при обработке
- Фрезерование ЧПУ: Отрегулируйте скорость шпинделя с 8000 об/мин до 6000 об/мин; используйте масляный туман для охлаждения вместо традиционной смазочно-охлаждающей жидкости, чтобы минимизировать термическую деформацию.Проволочная резка: Контролируйте скорость проволоки на уровне 8 м/с; делайте паузу на 2 секунды каждые 5 мм, чтобы снять напряжение, что еще больше снижает риск деформации.Шаг 3: Индивидуальные приспособления — микроприспособление и защита от смещения
- Традиционные приспособления не могут точно закрепить крошечные детали, поэтому мы разработали
- вакуумный зажим + эластичный прижимной блок
:
- Вакуумное всасывание фиксирует нижнюю часть детали.Эластичные прижимные блоки мягко прижимают края, поддерживая давление ниже 5 Н (предотвращает смещение детали и деформацию от чрезмерного давления).
- Результат: Первая партия из 30 микродеталей из нержавеющей стали прошла все испытания (процент брака 0%), а цикл обработки сократился с ожидаемых клиентом 7 дней до 5 дней.2.2 Компоненты вала системы передачи: Метод контроля общего биения 0,02 мм
Компоненты вала системы передачи имеют решающее значение для «гибкости вращения» хирургического робота. Общее биение напрямую влияет на производительность — если отклонения слишком велики, роботизированная рука может заклинить или отклониться. Требование (общее биение ≤0,02 мм для отверстия φ2,5 мм) эквивалентно 40% диаметра человеческого волоса (≈0,05 мм).
Мы добились прорывов в трех областях:Шаг 1: Маршрут обработки — сначала базовая поверхность, одноэтапное формованиеКлючом к контролю общего биения является точность базовой поверхности. Мы взяли базовую поверхность A детали в качестве отправной точки обработки:
- Обработайте базовую поверхность A на высокоточном токарном станке, обеспечивая плоскостность ≤ 0,005 мм (проверено индикатором, погрешность в пределах 0,003 мм).
- Обработайте отверстие φ2 мм на том же токарном станке, не разбирая деталь (избегает отклонений от вторичного зажима).
Стоимость обработки одного компонента для обоих компонентов была снижена на 18% по сравнению с предыдущим поставщиком клиента.Шаг 2: Оборудование и приспособления — контроль точности на уровне 0,01 мм
Выбор оборудования: Используйте прецизионный токарный станок с биением шпинделя ≤0,003 мм (намного превышает стандарт 0,01 мм для обычных токарных станков).
Индивидуальное приспособление: Разработайте приспособление для компенсации эксцентриситета — использует микронный регулировочный винт для управления допуском смещения в пределах 0,01 мм, обеспечивая соосность между базовой поверхностью и последующими обрабатываемыми поверхностями.
Шаг 3: Модернизация контроля качества — специальные зонды решают проблемы контроля
Традиционные координатно-измерительные машины (КИМ) имеют зонды диаметром ≥0,5 мм, которые не могут проникнуть в отверстия φ2,5 мм для измерения биения. Мы приобрели
RENISHAW «STAR Micro Probe»
- (диаметр наконечника 0,1 мм) для прямого введения в небольшие отверстия и точного измерения радиального/осевого биения.
- Результат: Общее биение всех отверстий φ2,5 мм на всех деталях составляло ≤0,018 мм (намного превышает требование клиента 0,02 мм).
- III. Достижения проекта: Достижение двойных стандартов точности и эффективности
После 12 дней обработки и контроля качества мы поставили все два основных компонента, достигнув трех ключевых целей:
- 3.1 Достигнуты цели по точностиМикродетали из нержавеющей стали: 100% прохождение
- Компоненты вала (общее биение): 99,5% прохождение (только один компонент потребовал доработки из-за небольшого столкновения зонда во время контроля и соответствовал стандартам после переработки)3.2 Повышение эффективности
Поставка была завершена
на 3 дня раньше запланированного клиентом срока поставки в 15 дней, что сэкономило ценное время для последующей сборки и тестирования всей машины.3.3 Оптимизация затрат
Стоимость обработки одного компонента для обоих компонентов была снижена на 18% по сравнению с предыдущим поставщиком клиента.Процент брака снизился с 30% до 0%, минимизируя отходы материалов.
Отзывы после поставки: Клиент завершил тестирование всей машины хирургического робота — точность позиционирования конца руки достигла 0,1 мм, а вращающиеся соединения работали непрерывно в течение 1000 циклов без задержек, полностью соответствуя требованиям медицинской хирургии.
IV. Почему стоит выбрать Elite Mold Tech для обработки медицинских компонентов?
Точность и надежность имеют решающее значение для компонентов медицинских устройств (например, хирургических роботов), и это основные сильные стороны Elite Mold Tech:
- 4.1 Сильные технологические возможности
- Освоение основных процессов, включая прецизионную обработку ЧПУ, проволочную электроэрозионную обработку и швейцарскую обработку; обработка различных медицинских материалов (нержавеющая сталь, титановый сплав, медицинский пластик) с допусками до ±0,005 мм.
4.2 Богатый опыт работы в отрасли
Имея более 5 лет опыта работы с медицинскими клиентами, мы знакомы с:Стандартами допусков GD&T для компонентов медицинских устройствТребованиями к обработке поверхности (например, пассивация, стерильные покрытия)
Активным снижением рисков проектирования и производства
- 4.3 Строгий контроль качества
- Оснащены высокоточным контрольным оборудованием (КИМ с зондом RENISHAW, лазерные измерители диаметра); проводим 100% контроль на каждом этапе, чтобы гарантировать отсутствие отклонений в поставляемых деталях.
Если вы разрабатываете медицинские продукты (например, хирургических роботов, диагностическое оборудование) и вам требуется индивидуальная обработка высокоточных компонентов, свяжитесь с нами. Elite Mold Tech предоставляет комплексные решения — от обзора проекта до серийного производства — для ускорения внедрения ваших медицинских инноваций.Контактная информация
Электронная почта:
contact@elitemoldtech.com
WhatsApp: +86 19860504405
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
