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激光切割机 |
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可将直径100μm以下的细管加工成复杂形状的机械 |
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| http://cn.newmaker.com
3/31/2009 9:02:00 PM
日经BP社
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 日本的产业技术综合研究所（产综研）先进制造工艺研究部门环保设计生产研究小组组长三岛望与该小组的研究人员栗田恒雄等，开发出了可将直径100μm以下的极细管加工成复杂形状的“激光电解复合加工机械”。通过利用该设备加工脑血管导管、支架、高密度电子电路的检查用探针等，有望开发出此前没有的医疗用微细器具及探针，并提高性能。
产综研表示，为了应对脑外科手术等的需求，导管与支架的直径需要削减至200μm以下。另外，电子电路检查用接触式探针方面，也随着电路密度的提高，需求直径100μm以下的产品。不过，目前尚不存在将直径300μm以下的极细管加工成复杂形状的技术。
此前加工细管时一直采用放电加工及机械加工。这些加工方法存在很多问题，比如很难控制工件及工具（电极）的相对位置、工件与工具容易在加工点以外的区域接触，可加工的形状有限。另外，机械加工在加工时会对工件施加力，容易导致工件变形，因此限制了细管的细度。
激光加工为非接触加工，加工时对工件施加的力几乎为零。不过，除了难以检测和设定工件及激光束之间的相对位置之外，还存在无法高精度夹持细管等课题。
因此新加工机床为了实现采用机械加工时难以完成的极细管复杂形状加工，结合使用了基于激光的形状加工以及电解精加工（图）。这样放上工件后，无需取下，便于利用多种加工方法，实现高效及高精度的加工。
如上所述，激光加工为非接触加工，因此很难检测、设定工件及激光照射位置之间的相对位置。因此一般情况下，为了检测其相对位置及工件姿势，还需要采用不同于加工用激光光源的检测用激光光源。不过，检测用激光光源为单独设置，因此需要组合使用加工用激光及光轴。由于难以高精度对准光轴，因此，此时所产生的误差会反映到加工及检测位置的误差里。
另外，在加工用激光及检测用激光波长不同的情况下，镜片等光学部件的折射率会发生变化，因此无法共用激光的光路。这样，分别制作加工用/检测用光学系统便会导致加工机床复杂化及大型化。
而新机械利用加工用激光光源便可进行检测（图）。这样可实现检测位置及加工位置之间无偏差的形状检测及加工。因此，即使对于极细且夹持位置不稳定的细管，通过移动工作台也可弥补夹持误差，并将激光照射在正确的位置。由于无需检测与观察专用光学系统，还可减小装置的体积。
形状加工之后，为了除去激光加工时生成的热影响层，进行了基于微细电解加工法的精加工。进行精加工时，控制工件及电极之间的间隙尤为重要。另外，细管为圆筒形，因此必须旋转细管进行电解加工。新装置通过利用上面提到的细管姿势检测结果，可在旋转细管的同时，稳定控制两者的间隙。
产综研利用此次开发出来的机械，在外径120μm、内径40μm的不锈钢制极细管的表面加工了微细形状（题图）。极细管具有夹持误差，因此旋转时，极细管的边缘位置也会移动。不过，该加工机床通过上面提到的姿势控制功能，通常会使激光束的焦点与极细管的边缘部保持一致，实现了微细复杂形状的加工。
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