Николаев Г.А., Лощилов В.И. - Ультразвуковая технология в хирургии (1040534), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Увеличение числа оборотов благоприятно сказывается на производительности процесса сверления. Это, очевидно, можно объяснить уменьшением числа «холостых» колебаний сверла, когда из-за большой частоты ультразвуковых колебаний сверло не успевает «повернуться» к новой порции обрабатываемого материала. Это явление, вероятно, необходимо учесть в дальнейшем при проектировании оптимальной формы режущей кромки сверла, способной увеличить долбежный эффект при сверлении.
Зависимость температуры от числа оборотов имеет минимум при и=350 †4 об/мин, что позволяет рекомендовать эти обороты для процесса свсрлсния. Уменьшение 176 и,мне 7,'С 00 000 «00 000 Ч Об/мим "0 го «0 00 00 я, мнм Рис 77 Зависимость производительности процесса и температуры при ультразвуиоиом сверлении ат амплитуды 1=.7Е,В агц, Р~ -— -1,3 ксс, 1 1О с, Ы=!ВО обман. температуры при изменении числа оборотов от 100 до 300 об/мин можно объяснить приближением процесса к стационарному, т. е. приход тепла компенсируется все увеличивающимся отводом нагретой стружки и уменьшением числа «холостых» колебаний. После 450 об/мин, вероятно, вступает в силу фактор затруднения удаления стружки и увеличения сил трения о боковые грани отверстия при все увеличивающейся работе сил на разрушение костной ткани. Одним из важных параметров техноло'с7 ГИЧЕСКОГО ПрОцЕССа яВЛяЕтСя УСИЛИЕ даВЛЕНИя На СВЕРЛО в процессе сверления.
Производительность процесса и температура нелинейным образом зависят от осевого усилия, причем производительность в большей степени, чем температура (см. рис. 77). Увеличение осевого усилия приближает ультразвукоь вое сверление к обычному, заставляя режущие кромки сверла внедряться на большую глубину и снимать больше материала в единицу времени. Вероятно, при определении оптимального усилия на сверло необходимо исхо,дить из веса ультразвукового акустического узла и развивающихся температур в зоне резания, исходя из которых можно рекомендовать усилие при сверлении, не превышающее 2 кг. 12 зсссс ав ти 177 А л~'=сага р;мг'/с г, с ?,?5 г,мм ?,?5 7,5О 7,50 О, 75 О 75 лм' О Осевое усилие 'Т задана угол а.
град Угол ври вермиие -"о. град Число оборотов л„ об!миа Часгога !, кгд К З?с т,'О Ъ ОО' Амилигуда Л, м|см Число вахс- дов Параметр Значение 350 †4 35 26Д ( до 2 кг 45 — 50 178 Рнс. 78. Влияние геометрии инструмента иа производительность про- цесса и температуру. а — ог ладиего угла; б — ог угла ел в — Ч от числа аакодов ииструмеита! ! — П! — ааходиые ловы; ! — У; 2 — 7. Большую роль играет геометрия самого режущего инструмента-сверла, изменяя которую можно в значительной мере повысить технологические параметры сверления, К таким геометрическим параметрам инструмента следует отнести в первую очередь геометрию режущей части сверла и число заходов. Влияние этих геометрических характеристик сверла на ультразвуковое сверление. показано на рис.
78,а. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о наличии значений углов а и 2!р в качестве опти:'' мальных, которые можно рекомендовать. Влияние числа заходов сверла на производительность и температуру, ве' роятно, связано с несколько большим отводом нагретой стружки из зоны реза. Это уменьшает температуру и практически не влияет на производительность процесса ' (рис. 80, б, в, г).
Таким образом можно выделить значения геометрических параметров сверла и технологических параметров процесса ультразвукового сверления (табл. 7), при которых эффективность его наибольшая. Таблица 7 Рекомендуемые параметры процесса ультразвукового сверлеиия Экспериментально полученные технологические параметры процесса ультразвукового сверления явились основой при отработке технологии сверления на натнвных н консервированных различными способами костях животных и человека. Прп этом благоприятно сказывается на термоэффект в зоне реза уменьшение осевого усилия па инструмент и несколько видоизмененная форма нарезной части сверла (обратный конус).
Эти коррективы были приняты при окончательном выборе технологических параметров. Технология ультразвукового сверления во многом схожа с ультразвуковой резкой костных тканей в части доступа к месту сверления. Отличие лишь в гораздо меньшей зоне разреза мягкой ткани, достаточной , в некоторых случаях (при взятии биопсии) только для прохождения сверла. Кратковременным включением ультразвука производится «накернивание» места будуще" го отверстия для предотвращения ухода сверла и затем производится окончательное сверление.
При необходимости выполнения наклонных отверстий процесс начи..ншот как и при ортогональном сверлении, а затем по ме- , 12* 179 ре прохождения сверла в соответствии с необходимым направлением, Вывод сверла из отверстия во избежание заклинивания производить при включенном двигателе. Осевое усилие выбирается в пределах 0,5 — 1,5 кг. Разработанный способ ультразвуковою сверления применяется в травматологии и ортопедии лля создания отверстий под механический крепеж при фиксации отломков костей, созлания отверстий малого диаметра лля закрепления сухожилий в хирургии кисти и стопы. При применении видоизмененных инструментов (в виле конусной развертки или шарошки) способ может быть использован лля закрепления эндопротезов лля обработки суставных концов костей, лля обработки патологических очагов в костях и лр.
Имеется перспектика применения способа лля создания некоторых видов соелинсний ультразвуковой сваркой, а также доступа к патологически измененным тканям в нейрохирургии и взятия внутрикостной биопсии. Простота настройки и обслуживания установки лля ультразвукового сверления наряду с преимуществами се по сравнению с обычными способами образования отверстий в костных тканях позволяют рекомендовать этот способ лля широкого клинического внедрения. « ««ъ ««««ъ «ью «; «: «««» «~ ««: «ь «~ Ы о ««, х ср «р $ Глава 12 УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТРЕПАНАЦИЯ КОСТНОИ ТКАНИ «р м Р 180 Способ ультразвуковой трепанации разрабатывался применительно к нейрохирургическим операциям и предназначался лля малотравматнчпого производства отверстий в черепе человека. Схема установки лля процесса ультразвуковой трепанации представлена на рис.
79. Она состоит из ультразвукового генератора„ преобразователя колебаний, трансформатора колебании, волновода-трепана и привода вращения. Инструмент-волновол выполнен из титанового сплава круглой и полой формы диаметром 8 — 20 мм.
Колеблющийся рабочий конец инструмента-трепана с ультразвуковой частотой и вращающийся со скоростью 150— 350 об/мин выполняет отверстия в костной ткани. При рассмотрении сил, возникающих при этом процессе, видно (рис. 80), что главное движение резания Р, совпадает с направлением полачи инструмента 8 гр .
Рис. 80. Киветика процесса ультразвуковой трепанации костей. Одновременно происходит круговая подача инструмента 5,„. Отсюда процесс трепанации состоит из комбинации двух процессов — резания и долбления. При процессе резания круговая подача 5,р обеспечивает снятие стружки и ее удаление, а при процессе долбления усилие проникновения инструмента в кость. На процесс ультразвуковой трепанации особое влияние могут оказать механические свойства кости человека, имеющей диапазон твердости (НВ =20 — 50), зависящие от вида кости, возраста, пола и патологических изменений; в каждом конкретном случае преобладает один из указанных процессов. Можно отметить также и роль кавитационных процессов, которые по всей вероятности имеют место перед каждым зубом инструмента, воздействуя на механизм локального разрушения костной ткани перед зубом; иными словами, в основе механизма процесса ультразвуковой трепанации лежат два фактора: высокочастотное контактное воздействие на данный элемент кости и воздействие местных кавитационных процессов в биологической жидкости в процессе резки.
Исследование параметров процесса ультразвуковой трепанации проводилось инженером В. П. Денисовым на специально спроектированной установке, с помощью которой определялось влияние амплитуды колебаний, угла заточки, оптимального усилия на производительность и температуру в зоне резания кости. Измерение амплитуды 482 колебаний зубьев трепана производилось при помощи , горизонтального микроскопа (МГ) с разрешающей способностью 2 мкм. Усилия Р, и Рт фиксировались с помощью тензодат.тщков, наклеенных на упругие элементы, с последующей записью на шлейфовом осциллографе Н-700.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
