一种适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置，包括支撑框架，支撑框架内安装有二维运动机构以及设置在二维运动机构上的切割机构；升降机构；用于调整切割机构内刀片切割方向的旋转机构；二维运动机构用于驱动切割机构在垂直于升降机构升降方向的平面内进行二维方向的调整；控制器，用于接收待加工缺损三维模型数据，并将其转化为二维运动机构的运行轨迹以及刀片切割方向数据，用于控制二维运动机构和旋转机构的运行。本发明专利技术的缺损智能制造装置结构简单，装置制造成本低，操作方便，智能化集成度高，能够在不破坏骨壁下组织的前提下，自动的按照设计要求完成对具有不同壁厚的颅骨缺损的制造，而且缺损的形状任意。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种缺损制造装置，尤其是涉及一种在动物薄壁骨、颅骨等上的适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置。
技术介绍
骨组织工程修复是当今世界研究的一个热点，为了研究新型生物材料对骨组织修复性能的影响，科研工作者需要进行各种的动物实验，其中最常见的就有颅骨修复实验，事先在动物的颅骨上制造一个缺损，然后把生物材料填充进去，目前最常见的就是打孔，用一个手持式的打磨机，外加一个环状钻头，而常规的生物材料也是做成很薄的圆柱体形状，然后通过对圆柱体形状结构生物材料的骨修复情况来说明材料的好坏。但真实的情况是创伤后所需要修复的形状不一定是圆形的，它可能是一个三角形，也可能是一个多边形，或者是一个复杂的形状，同时骨修复的理念是对缺损的位置进行CT扫描，获取其三维结构，然后制造相应的结构进行填充修复，这就使得结构的形状不再单一，为了更接近真实情况，更好的体现材料的修复效果，需要研究复杂结构的骨修复情况，随着制造技术的发展，基于三维打印技术可以制造很复杂形状的结构，解决了材料制造的问题，而对应的缺损制造工具，却还是传统的打孔装置，没有新的设备来制造，对于有创伤的人，其缺损是已经存在的，不需要人为进行制造，但对于科研工作者，为了实验，就需要人为制造缺损，虽然可以通过手持式的打磨机外加一个钻头进行缺损的制造，但存在一些问题，比如这是人为手工操作，在制造的时候可能会打穿颅骨，因为不同的动物其颅骨壁厚不同，同一个动物其颅骨壁厚也是不同的，而颅骨的下面就是脑膜和脑组织，在深度上面控制不好，就有可能破坏掉颅骨下面的脑组织或者是脑组织上的血管，造成大出血，这就大大增加了缺损制造过程中，动物死亡的几率；另外，要手工制造一个形状复杂的缺损，没有一定的经验和技
术是做不到的，因为无法保证尺寸和形状与设计目标的一致性，同时，作为一个实验，需要很多重复组，手工操作无法保证每次做的缺损形状和尺寸都是一样的，因此，为了解决这个问题，就需要开发出一台设备，能够按照需求，自动的完成在颅骨上形状复杂的缺损的制造，同时缺损具有可重复性，而不引起动物死亡。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、操作方便、缺损制作效率高、在动物颅骨、薄壁骨等部位上能适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置。一种适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置，包括支撑框架，所述支撑框架内安装有二维运动机构以及设置在二维运动机构上的：用于缺损切削的切割机构；用于驱动切割机构升降的升降机构；用于调整切割机构内刀片切割方向的旋转机构；所述二维运动机构用于驱动切割机构在垂直于升降机构升降方向的平面内进行二维方向的调整；通过升降机构和二维运动机构配合作业，实现对切割机构三维运动方向的控制。作为优选，还包括：控制器，用于接收待加工缺损三维模型数据，并将其转化为二维运动机构的运行轨迹以及刀片切割方向数据，用于控制二维运动机构和旋转机构的运行；用于检测切割机构所受压力的压力传感器；所述控制器同时用于接收压力传感器的压力信号，同时根据压力信号对所述切割机构、升降机构进行控制。作为优选，所述支撑框架包括：支撑板，所述二维运动机构安装在该支撑板上；与所述支撑板固定、用于罩盖所述旋转机构的端盖；固定在支撑板底部的脚架。作为进一步优选，所述支撑框架还包括用于固定供液机构或者控制器的隔离板，以及固定安装在支撑板下面包围脚架的保护套；保护套用于对切割作业进行防护。所述的保护套为透明的亚克力板，分为4块，相互连接，每块板又安装在上述的支撑板上，当支撑板运动时，跟随支撑板一起上下运动，保护套的最低点比切割机构的最低点要低，能起到更好的保护作用，通过保护套可以看到内部的打孔情况，又能阻隔外部脏物进入内部。所述的二维运动机构包括X轴运动模块和Y轴运动模块，所述的X轴运动模块安装在Y轴运动模块上，Y轴运动模块带动X轴运动模块在Y轴方向进行移动，X轴运动模块上的移动滑块上安装有切割机构，带动切割机构在X轴方向进行移动，当需要切割目标结构时，二维运动机构上的X轴运动模块和Y轴运动模块一起运动，带动切割机构在X轴和Y轴方向进行运动，实现切割机构在二维平面内任意轨迹的运动，完成对目标结构在水平面内的切割，当然切割的截面也包括普通的圆轨迹，正方形轨迹以及多边形轨迹，而且调节起来很方便，只需要改变装置内的程序参数就可以实现，不需要改变和拆装装置内的结构，方便操作人员随时更改形状。作为优选，作为优选，两个运动模块都是采用电机经联轴器带动丝杆旋转的传动方式，丝杆上安装有移动滑块，移动滑块沿着导轨平滑运动，Y轴运动模块中，对称分布着两个滑块和两个导轨，X轴运动模块安装在两个滑块上，使得X轴运动模块在Y轴运动模块上运动时更加的平稳。作为优选，所述脚架包括：脚架固定座；滑动设置在脚架固定座顶部的脚架活动座；设置在脚架固定座内用于驱动脚架活动座升降运动的脚架电机。通过该技术方案，可以根据需要对脚架的高度进行调整，操作简便。作为优选，所述的脚架均匀分布在支撑板的4个角落上，当需要调节装置的高度时，操作装置通过控制板(或者控制器)控制4个脚架一起升高或者下降，所述的安装在脚架固定座底部的脚架底座底部是橡胶材料，顶部中间有调节螺母和一根螺杆，螺杆上端连接着脚架固定座的底部，通
过这种设计，可以使得当装置安放在底面不平的平面上时，通过调节螺母调节脚架底座的高度来对装置进行调平，使得切割机构与要切割的面是垂直的，保证装置能够顺利进行缺损的制造。作为优选，所述脚架电机输出端设有脚架丝杆；所述脚架活动座与所述脚架丝杆螺纹配合，实现脚架电机动力的传输；所述脚架活动座与脚架丝杆之间设有升降导向机构。作为进一步优选，所述的脚架包括脚架底座，安装在脚架底座上的脚架固定座，固定安装在脚架固定座上端的脚架固定座上端盖，固定安装在脚架固定座底部的脚架电机，安装在脚架电机输出轴上的脚架联轴器，安装在脚架联轴器另一端的脚架丝杆，固定安装在脚架丝杆一端上的脚架滑块，安装在脚架滑块内的脚架光杆，安装在脚架光杆一端的脚架活动座端盖和安装在脚架光杆另一端的脚架活动座，所述的脚架活动座端盖固定安装在脚架活动座上，所述的脚架丝杆与脚架活动座底部中心以螺纹方式配合，实现脚架电机驱动力的传动，脚架光杆有2根或2根以上，均匀或对称分布在脚架丝杆四周或两侧，所述脚架光杆和脚架滑块构成所述的升降导向机构，用来对脚架滑块的移动起辅助导向作用，防止脚架丝杆在转动中由于距离太长而变形，所述的脚架活动座端盖的上表面又与上述的支撑板接触，支撑板固定安装在脚架活动座端盖上，当需要升高整个装置的高度时，脚架电机旋转，通过脚架联轴器带动脚架丝杆旋转，脚架活动座向上运动，即整个机器向上运动，从而对安装在支撑框架上的切割机构进行高度方向的调节，以适应不同尺寸和不同类型的动物，在这个过程中，脚架滑块和脚架丝杆的设计，可以使得脚架活动座的运动更加平稳。所述脚架滑块和脚架光杆构成所述的升降导向机构。作为优选，还包括：用于检测切割机构的刀片距离待加工表面距离的距离检测仪，该距离检测仪检测得到的距离数据同时输入给控制器，用于控制升降机构运动。作为优选，所述旋转机构包括旋转电机；所述升降机构包括：通过升降电机外壳与所述旋转电机输出轴固定的升降电机；所述升降电机输出轴通过一支撑座与所述切割本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置，包括支撑框架，其特征在于，所述支撑框架内安装有二维运动机构以及设置在二维运动机构上的：用于缺损切削的切割机构；用于驱动切割机构升降的升降机构；用于调整切割机构内刀片切割方向的旋转机构；所述二维运动机构用于驱动切割机构在垂直于升降机构升降方向的平面内进行二维方向的调整。

【技术特征摘要】
1.一种适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置，包括支撑框架，其特征在于，所述支撑框架内安装有二维运动机构以及设置在二维运动机构上的：用于缺损切削的切割机构；用于驱动切割机构升降的升降机构；用于调整切割机构内刀片切割方向的旋转机构；所述二维运动机构用于驱动切割机构在垂直于升降机构升降方向的平面内进行二维方向的调整。2.根据权利要求1所述的适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置，其特征在于，还包括：用于检测切割机构所受压力的压力传感器；控制器，用于接收待加工缺损三维模型数据，并将其转化为二维运动机构的运行轨迹以及刀片切割方向数据，用于控制二维运动机构和旋转机构的运行；所述控制器同时用于接收压力传感器的压力信号，同时根据压力信号对所述切割机构、升降机构进行控制。3.根据权利要求1所述的适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置，其特征在于，所述支撑框架包括：支撑板，所述二维运动机构安装在该支撑板上；与所述支撑板固定、用于罩盖所述旋转机构的端盖；固定在支撑板底部的脚架。4.根据权利要求3所述的适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工装置，其特征在于，所述脚架包括：脚架固定座；滑动设置在脚架固定座顶部的脚架活动座；设置在脚架固定座内用于驱动脚架活动座升降运动的脚架电机。5.根据权利要求4所述的适于各种形状和壁厚缺损制作的智能加工
\t装置，其特征在于，所述脚架电机输出端设有脚架丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅建中，邵惠锋，赵海明，贺永，柯秀荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33