B型伽玛刀治疗头的加工

■ 西北机器有限公司 （陕西宝鸡 722405） 陈 亮

1.背景技术及难点

B型伽玛刀是基于原陀螺旋转式钴60立体定向放射外科治疗系统的基础上，改良设计升级而成的新型伽玛刀，其治疗机理与原型设备相同，是利用治疗头中安装的钴60放射源产生伽玛射线，射线在经过准直器后形成100多束能量较低的伽玛线束，经过三次聚焦而形成非常独特的陀螺峰，也就是治疗焦点。焦点范围的射线剂量较大，可短时间摧毁病灶，而在焦点范围外的组织只受剂量很低的散射剂量瞬间照射，损伤较小。这个治疗焦点的实现精度，就是在加工过程中需要保证的精度。

B型伽玛刀治疗头安装部分是伽玛刀治疗部分的关键部件，它的装配精度直接影响到伽玛刀的治疗效果和治疗范围。以前由于无法提高治疗头安装部件的装配精度，因此B型伽玛刀只能治疗身体上神经分布稀少的部分，而不能直接治疗身体神经分布密集的部位，使设备的使用范围大大缩小。由于伽玛刀治疗头安装部件的各个零件自重较大且偏心，配合接触面积大，多种零件在装配中是逐级累装的，且运转部分也多，零件的尺寸公差、形位公差虽然在其各自的加工中都满足图样设计要求，但在装配中由于零件的配合公差及轴承本身的特定性能，造成累积误差过大，也不易控制、消除，致使组装后的伽玛刀安装部件精度最好也只能维持在Sφ0.5～Sφ0.6mm，不能满足和实现伽玛刀在实际医疗过程中的使用要求。

2.辅助工装

针对现有技术中的不足，经过对B型伽玛刀治疗头的研究，设计了辅助工装，该工装能够将B型伽玛刀治疗头的各个零件固定在镗床的工作台上，消除了各个零件的装配误差积累，加工过程中不会破坏B型伽玛刀治疗头的零件，以及各个零件之间的装配结构，可合理调整相关零件之间的配合间隙，选择适位固定，满足加工时和加工后的装配要求，最终装配B型伽玛刀治疗头的精度达Sφ0.2～Sφ0.3mm。

如附图所示，工装设计范围包括滚筒3和旋转盘1，滚筒3的中轴线与旋转盘1的中轴线垂直，滚筒3和旋转盘1之间设置有旋转盘轴承5，滚筒3与旋转盘轴承5的外圈通过螺栓固定，旋转盘1与旋转盘轴承5的内圈通过螺栓固定，旋转盘1上开设有用于加工B型伽玛刀治疗头零件的加工孔，在加工孔的底部开设有用于装夹B型伽玛刀治疗头零件的安装孔，安装孔的中轴线与所述滚筒3的中心线垂直相交，在安装孔的中心线上旋转盘轴承5处设计有用于防止旋转盘轴承5的内圈和外圈转动的固定块8。

上述安装孔的中轴线偏离所述加工孔的中轴线，在安装孔的底部设计了安装台阶，并将旋转盘轴承5与多个固定块8通过螺栓固定。

3.工装利用方法

要对治疗头零件进行加工，除旋转盘和滚筒外，还使用了偏心钨套2和准直器钨盖4，主要分为以下步骤：

（1）对滚筒3、旋转盘1和旋转盘轴承5上的油污进行清洗，并采用油石清理滚筒上的毛刺及被磕碰表面。

（2）装夹辅助工装。①先将旋转盘轴承5安装在旋转盘1的轴承挡内，并使用螺栓将旋转盘轴承5的内圈与旋转盘1紧固，得到旋转盘组件，安装螺栓之前需要涂覆厌氧胶。②将滚筒3水平放置在两块相对布设的大型V型铁上，再将旋转盘组件安装在滚筒3内，并通过螺栓将滚筒3和旋转盘轴承5的内圈紧固，得到滚筒组件，安装螺栓之前需要涂覆厌氧胶。③将滚筒组件的一端固定安装在大型数控卧式镗床的工作台上，以滚筒3长度方向的一端面为基准面，按旋转盘1的中心基准孔找正同心度，保证镗床上的刀杆中心线与所述滚筒中心线的同心度，同时在滚筒3的侧面找正平面以保证B型伽玛刀治疗头零件的零位正确位置。④将镗床的工作台旋转25°，调整旋转盘1的旋转角度，使旋转盘1的中心线与滚筒3上的水平面重合，并使旋转盘1的加工孔中心线与滚筒的水平面垂直相交，此时旋转盘1上的加工孔与竖直面之间的夹角为25°，按照滚筒3两端轴承安装外圆分中，保证镗杆中心线位置，使旋转盘1的加工孔与滚筒的中心线垂直相交，然后用固定块8将旋转盘轴承5的内圈与外圈压死，并用螺栓将固定块8和旋转盘轴承5紧固，最后镗床的工作台回转25°达到初始状态。安装螺栓之前需要涂覆厌氧胶。

4.具体加工步骤

（1）以旋转盘1的中心基准孔找正同心度，使镗床的刀杆中心线与旋转盘1的中心基准孔中心线重合，并与滚筒3中心线相交，此时将镗床的工作台旋转25°，确保旋转盘1上的加工孔与竖直面之间的夹角为25°，最后将镗床的工作台锁死。

（2）对刀粗镗旋转盘25°轴线上各孔，保证单边留余量2mm，然后以滚筒3上的两端轴承安装外圆分中，并以外圆找正，通过计算加工工艺基准面。此时可测量滚筒3上的两端轴承安装外圆到工艺基准面之间距离为一定值，再精镗加工孔中轴线上各孔，将各孔加工至符合要求的尺寸。

辅助工装结构示意图1.旋转盘 2.偏心钨套 3.滚筒 4.准直器钨盖 5.旋转盘轴承6.旋转盘齿轮 7.偏心钨套锁紧块 8.固定块

（3）对偏心钨套2粗精镗孔和端面，使镗出的孔和端面符合要求。

（4）用等中心棒检测偏心钨套2和准直器钨盖4的各加工端面，确保镗准直器钨盖4的源体投射孔中心线、偏心钨套2上的准直器安装孔中心线、准直器轴承安装孔中心线与旋转盘1的中心线在同一个平面内，要求误差≤0.03mm。

（5）检验偏心钨套2和准直器钨盖4，达到标准后整体油封入库。

5.结语

此项设计采用各自按图加工好组件的零件相关安装定位孔或定位端面，最终装配精度要求的孔或端面待组合安装好后，用整体定位基准校正，最后按图加工完成，满足产品的最终质量要求。此工装及加工方法设计结构严谨，严格按产品使用要求加工，节约加工成本，减少了零件的加工误差和误差积累，提高了装配质量和效率，实用性强，使用效果好，便于在加工较大型、偏重、偏心、组件要求高的产品中推广使用。