[發(fā)明專利]醫(yī)用鈦合金微小件超聲波磁流變復(fù)合拋光機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310467456.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103522129A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鴻云;方明;趙浩興;翁艷;許志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江科惠醫(yī)療器械有限公司
• 主分類號(hào): B24B1/04
• 分類號(hào): B24B1/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)用鈦合金微小件超聲波磁流變復(fù)合拋光機(jī)。

背景技術(shù)

目前常用的拋光工藝有：電化學(xué)拋光、電解拋光、超聲波拋光等，能有效的解決鈦合金工件表面拋光難的問(wèn)題，但它們卻各自有著難以解決的技術(shù)缺點(diǎn)和不足。電化學(xué)拋光與電解拋光不受工件材料硬度和韌性的限制，但不易獲得較高的加工精度，且加工時(shí)雜散腐蝕現(xiàn)象較嚴(yán)重。超聲波拋光適合拋光各種硬脆材料，且拋光質(zhì)量高，表面粗糙度可達(dá)Ra0.63～0.08μm，但超聲波拋光只能用于加工非導(dǎo)電材料，而且受超聲振幅和功率的限制，超聲波拋光僅適于窄槽圓角、棱角等局部加工，大面積的拋光效率較低。

磁流變液是將微米尺寸的磁性顆粒分散于絕緣載液中形成的具有可控流變行為的懸浮液體，其流變特性隨外加磁場(chǎng)變化而變化。磁流變液在未加磁場(chǎng)時(shí)流變特性與普通牛頓流體相似，當(dāng)受到一定強(qiáng)度磁場(chǎng)作用時(shí)，在磁場(chǎng)的作用下能產(chǎn)生明顯的磁流變效應(yīng)，其表觀粘度系數(shù)增加兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，會(huì)變成類似“固體”的狀態(tài)，一旦去掉磁場(chǎng)后，又變成可以流動(dòng)的液體。在磁場(chǎng)作用下的磁流變效應(yīng)，使磁流變液體在液態(tài)和固態(tài)之間發(fā)生轉(zhuǎn)換，具有可逆、可控、反應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn)。磁流變液的剪切屈服應(yīng)力比電流變液大一個(gè)數(shù)量級(jí)，而且磁流變液具有良好的動(dòng)力學(xué)和溫度穩(wěn)定性，因此，與電流變液相比，應(yīng)用范圍更廣范。

1992年白俄羅斯的Kordonski等人最早將磁流變技術(shù)應(yīng)用于光學(xué)加工。1995年美國(guó)羅切斯特大學(xué)光學(xué)制造中心和Kordonski合作，將磁流變拋光技術(shù)應(yīng)用到光學(xué)加工中，使熔石英球面元件表面粗糙度降低到0.8nm(RMS)，面形誤差0.09μm，BK7非球面光學(xué)元件表面粗糙度降低到1nm(RMS)面形誤差0.86μm。Kordonsk等人還將射流拋光技術(shù)與磁流變拋光技術(shù)相結(jié)合，發(fā)明了一種新的拋光方法，磁流變射流拋光，這種加工方式可以有效解決深凹面或內(nèi)腔的拋光加工。

我國(guó)近年來(lái)對(duì)磁流變拋光技術(shù)也進(jìn)行了研究，長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所等單位對(duì)磁流變拋光理論進(jìn)行了探討，研制了磁流變拋光設(shè)備，同時(shí)他們還和復(fù)旦大學(xué)合作研制出油基磁流變液，進(jìn)行了磁流變拋光實(shí)驗(yàn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制了適合于磁流變拋光的水基磁流變液，在自制的磁流變拋光實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上，對(duì)光學(xué)玻璃、微晶玻璃等材料進(jìn)行了拋光實(shí)驗(yàn)，初步研究了各拋光參數(shù)的影響，研究了拋光去除特性和面形控制技術(shù)。清華大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)研制了磁流變拋光設(shè)備。但這些都停留在實(shí)驗(yàn)研究階段，尚未得到實(shí)際應(yīng)用。

目前對(duì)鈦合金的拋光法的研究，西北有色金屬研究院自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出來(lái)一種新型醫(yī)用β型鈦合金，并對(duì)生物醫(yī)用TLM鈦合金毛細(xì)管的電化學(xué)拋光進(jìn)行了研究。北京航空航天大學(xué)研究了鈦合金的環(huán)保電化學(xué)拋光工藝。大連大學(xué)在電解拋光鈦合金植入物的過(guò)程中引入功率超聲波，研究并分析了功率超聲波對(duì)電解拋光過(guò)程的作用及對(duì)拋光效果的影響。以上這些鈦合金拋光法目前還在理論研究階段，還沒(méi)有在生產(chǎn)實(shí)踐中得到大規(guī)模的應(yīng)用。

雖然目前有一些可用于醫(yī)用鈦合金(如接骨板和接骨螺釘?shù)?的傳統(tǒng)拋光方法，但很難達(dá)到要求的加工效果，而且效率較低。一方面由于拋光區(qū)域的尺寸較小，這就要求拋光工具的尺寸也要相應(yīng)減小，微型拋光工具的制造有一定困難，而且將拋光區(qū)域限制在很小的范圍內(nèi)在技術(shù)上也存在難度；另一方面，將盡可能多的游離磨料盡可能長(zhǎng)時(shí)間地聚集在加工區(qū)域?qū)μ岣邟伖庑适菢O其重要的，然而由于拋光區(qū)域較小，游離磨料難以高密度地、長(zhǎng)時(shí)間地局部集中在拋光工具和非球面的較小接觸區(qū)域，因此很難達(dá)到預(yù)期的研拋加工效果。另外，還必須克服拋光中工具的磨損，提高拋光工具與非球面區(qū)域的貼覆性或柔順性，以獲得高質(zhì)量的拋光表面。

要滿足醫(yī)用鈦合金微小零件的高精度要求，并在此基礎(chǔ)上力求提高拋光加工效率柔順性，就必須在完善傳統(tǒng)的精密加工方法的同時(shí)，尋找采用新原理的鈦合金加工方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供醫(yī)用鈦合金微小件超聲波磁流變復(fù)合拋光機(jī)，能夠有效解決現(xiàn)有加工設(shè)備無(wú)法滿足鈦合金微小零件的高精度要求的問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：醫(yī)用鈦合金微小件超聲波磁流變復(fù)合拋光機(jī)，包括支架、設(shè)置在支架上的升降機(jī)構(gòu)、設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)上與支架豎直滑動(dòng)連接的超聲波振動(dòng)器、設(shè)置在超聲波振動(dòng)器上的磁流變液容器、設(shè)置在磁流變液容器上的至少一塊永磁鐵、設(shè)置在支架上部夾持待加工零件在磁流變液中做公自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)。