[實用新型]一種紅外線加熱約束構(gòu)件的曲面湍流拋光裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320781133.8
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN203622086U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 張利;張瑞;鄧犇;金明生
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本實用新型涉及磨粒流拋光加工領域，特別是一種鈦合金人工關節(jié)湍流精密加工裝置。

背景技術

????人工關節(jié)表面的光整程度對其功能和使用壽命有著至關重要的影響，因此，經(jīng)過成型后的鈦合金人工關節(jié)假體并不能直接適用于人體內(nèi)部，還需要經(jīng)過一系列的打磨和拋光等后續(xù)工藝處理，最終獲得高精度和高光潔度的表面，形成與人體骨頭配合良好的人工關節(jié)。

人工關節(jié)表面為不同曲率的復雜曲面，且鈦合金的導熱性和切削性能差，現(xiàn)有表面精密加工技術中，大部分方法難以適用。由于磨粒流可形成良好仿形接觸，因此在曲面和異型面加工中體現(xiàn)出優(yōu)勢，現(xiàn)磨粒流形成了一些表面加工方法，如利用高壓高速磨粒流噴射工件表面，借助磨粒高速碰撞的剪切作用實現(xiàn)精密加工；這種方法以沖蝕磨損理論為基礎，容易使工件表面受到磨粒的強力刮削而產(chǎn)生彈性變形或塑性壓痕，不能滿足人工關節(jié)表面加工要求，專利申請?zhí)枮?01110041218.8的“鈦合金人工關節(jié)曲面湍流精密加工新方法及其專用裝置”提供了一種局部覆蓋約束式鈦合金人工關節(jié)湍流精密加工的新方法，通過與待加工的假體形狀相一致的配模，在人工關節(jié)假體外表面和配模內(nèi)表面的流道內(nèi)形成湍流，利用磨粒的微力微量切削的頻繁作用實現(xiàn)表面的逐步光整，但是人工關節(jié)表面為復雜曲面，磨粒流流經(jīng)人工關節(jié)表面拐點和奇點的突變點處時容易受阻，且越靠近曲面的地方，磨粒流的粘性阻尼減少了切向速度脈動，同時復雜曲面阻止了法向速度脈動，離開曲面稍微遠點的區(qū)域，由于磨粒流平均速度梯度的增加，磨粒流的湍流動能迅速產(chǎn)生變大，使得拋光不均勻，難以達到理想的拋光效果。

實用新型內(nèi)容

針對鈦合金人工關節(jié)復雜曲面光整加工的難題，本實用新型提供一種拋光性能好、精度高的紅外線加熱約束構(gòu)件的曲面湍流拋光裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

????一種紅外線加熱約束構(gòu)件的曲面湍流拋光裝置，包含約束構(gòu)件、紅外加熱器、形變傳感器、控制柜；所述約束構(gòu)件套裝在人工關節(jié)外，所述約束構(gòu)件內(nèi)表面與人工關節(jié)外表面間形成厚度均勻的仿形流道，所述約束構(gòu)件壁厚均勻，所述約束構(gòu)件兩端設有仿形流道出口和仿形流道入口。

所述約束構(gòu)件外表面陣列形變傳感器，所述紅外加熱器連接移動控制裝置，所述紅外加熱器的光斑作用在約束構(gòu)件上，所述紅外加熱器通過電線連接控制柜，所述形變傳感器數(shù)據(jù)傳輸給控制柜。

????進一步，一種紅外線加熱約束構(gòu)件的曲面湍流拋光裝置還設置有磨粒流攪拌存儲器、隔膜泵；所述移動控制裝置為機械手，所述機械手連接紅外加熱器，所述隔膜泵分別連接仿形流道人口和磨粒流攪拌存儲器的出口，所述仿形流道出口通過管道連接磨粒流攪拌存儲器的入口。

本實用新型的設計思路及優(yōu)點表現(xiàn)在：1、通過人工關節(jié)曲面的仿形建立局部覆蓋曲面約束構(gòu)件，構(gòu)建厚度均勻的磨粒流受控仿形流道，被加工曲面成為流道壁面的一部分，使研磨液進入湍流充分發(fā)展狀態(tài)，通過磨粒的無序運動來實現(xiàn)表面的微力微量切削，達到鏡面級表面粗糙度，拋光精度高。2、仿形流道的縫隙越窄，湍流效果越好，加工效果越明顯，而人工關節(jié)表面為復雜曲面，磨粒流在曲面拐點或奇點處受到阻力易造成拋光不均勻的情況，因此，本實用新型的約束構(gòu)件壁厚均勻，約束構(gòu)件某一局部通過紅外加熱器加熱后會產(chǎn)生形變，從而改變約束構(gòu)件被加熱處流道縫隙的大小，控制局部的加工強度，優(yōu)化拋光效果。3、通過機械臂，紅外加熱器可以任意移動到約束構(gòu)件任意位置，且紅外光斑可以調(diào)節(jié)光斑大小和強度，可高精度控制局部拋光的加強效果，拋光精度高4、所述約束構(gòu)件外表面陣列形變傳感器，形變傳感器將約束構(gòu)件的形變數(shù)據(jù)傳輸給控制柜，實現(xiàn)實時監(jiān)測。5、仿形流道出口通過管道連接磨粒流攪拌存儲器，研磨液可循環(huán)使用，減少污水排放實現(xiàn)清潔加工，并節(jié)約能源。

附圖說明

圖1是本實用新型的立體示意圖。

圖2是本實用新型的俯視示意圖。

圖3是本實用新型的人工關節(jié)仿形流道剖面示意圖。

具體實施方式

????結(jié)合圖1~3，一種紅外線加熱約束構(gòu)件的曲面湍流拋光裝置，包含約束構(gòu)件1、紅外加熱器3、形變傳感器2、控制柜5、機械手4、磨粒流攪拌存儲器7、隔膜泵6。

????約束構(gòu)件1套裝在人工關節(jié)9外，約束構(gòu)件1內(nèi)表面與人工關節(jié)9外表面間形成厚度均勻的仿形流道10，約束構(gòu)件1壁厚均勻，約束構(gòu)件1兩端設有仿形流道出口12和仿形流道入口11。