[發明專利]一種醫用針頭電化學加工設備及方法

有效

• 申請號: 201410739526.1
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104526092A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 李湘生;任錕;嚴逢輝;溫一輝
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學;武夷山捷安醫療器械制造有限公司
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及一種醫用針頭電化學成型加工設備及方法，屬于用于醫用針頭微細導向槽和導流孔加工的專用特種設備及方法。

背景技術

針對一種醫用針頭的加工主要有兩種，其一是在直徑為1.8mm的針頭上加工寬0.5mm、長98mm以及深度為0.25mm的導向槽，其二是在直徑為0.5mm的針頭上加工寬0.22mm、長0.8mm以及深度為0.25mm的矩形導流孔。目前，醫用針頭導向槽的加工主要由中、快走絲線切割機床實現，線切割機床結構與加工工藝決定了針頭導向槽的生產具有如下特點：????????????????????????????????????????????????由于線切割機床鉬絲使用長度有限，因此單次加工針頭的數量有限，導致加工效率低下；?加工過程中，由于鉬絲的振動、介質放電的不穩定以及走絲的來回運動導致微細導向槽表面光潔度較差，需要后續工序處理來保證導向槽表面光潔度，增加人力與生產成本；?由于是中、快走絲機床，加工過程鉬絲與電能消耗大，能耗較高；?由于導流孔不是通孔，線切割機床無法實現導流孔的加工，導致針頭加工工序分散，多次對刀動作影響加工精度。

????電化學成型加工的原理是利用成型電極和工件之間脈沖性電時的電腐蝕現象來蝕除多余的金屬，以達到預定的零件尺寸、形狀及表面加工要求。電化學成型加工能加工小至幾十微米的孔和槽，并同時獲得高尺寸精度和高表面質量。因此，采用電化學成型加工方法，可在設備工作臺面上設置多工位實現針頭的批量生產，提高加工效率；可無需后續處理工序即獲得較高的導向槽表面光潔度，降低人力與生產成本；可省去線切割機床中鉬絲的消耗，節約能耗；可實現針頭導向槽與導流孔的在同一設備上的分步生產，保證工序集中，提高加工精度。

發明內容

為了克服現有線切割機床生產時存在的加工效率低、槽表面光潔度較差、使用成本高及工序不集中等不足，本發明提供一種醫用針頭電化學加工設備及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種醫用針頭電化學加工設備，包括控制柜、脈沖電源、上下滑板、導向立柱、Z軸運動機構、成型電極、夾具、液位開關、多夾具支撐臺、水泵、過濾網、電解液過濾池、Y軸運動機構、X軸運動機構、設備底座、工作臺、電解液槽、針頭、PLC控制系統和運動控制系統。

所述運動控制系統與PLC控制系統置于控制柜內并與控制柜電連接；脈沖電源與控制柜電連接，脈沖電源的正負極分別與多夾具支撐臺、成型電極電連接；X軸運動機構底部固定在設備底座上，X軸運動機構的頂部與Y軸運動機構的底部連接且可以沿著X軸方向滑動，Y軸運動機構頂部與工作臺連接且能夠沿著Y軸方向滑動；X軸運動機構、Y軸運動機構和Z軸運動機構均通過通信控制線與控制柜電連接；所述工作臺上設有電解液槽，所述多夾具支撐臺置于電解液槽內部，并與工作臺固定連接；導向立柱固定在設備底座上，Z軸運動機構固定在導向立柱上；上下滑板連接在導向立柱上，且能夠沿導向立柱上下滑動；所述成型電極固定在上下滑板上；所述夾具可根據需要多排多列地固定于多夾具支撐臺上，夾具上固定有針頭；液位開關固定在電解液槽內部且距離電解液槽底部一定距離；在電解液過濾池內設有過濾網；電解液槽的進水口通過進液管連接電解液過濾池，電解液槽的出水口通過出液管連接電解液過濾池，在進液管上設有水泵；水泵、液位開關均與控制柜電連接。

進一步地，所述成型電極為多排結構，實現固定于單個夾具中的多根針頭的同時加工。

進一步地，所述運動控制系統為DSP，所述DSP結合插補芯片控制X軸運動機構、Y軸運動機構及Z軸運動機構精確定位運動。

一種利用上述設備進行醫用針頭電化學加工的方法，包括以下步驟：

第一步：將用于加工的初始進給速度、再次進給速度衰減比例、回退距離、回退速度、加工電流、加工電壓、加工深度、加工間隙、退刀距離以及退刀速度參數輸入控制柜；

第二步：脈沖電源開啟，根據加工電壓和加工電流參數，輸出與之對應的電壓和電流，同時控制柜根據輸入的參數控制Z軸運動機構運動，從而驅動上下滑板帶動成型電極向針頭表面運動，隨著成型電極與針頭之間間隙的減小，電化學腐蝕加工開始；

第三步：當初始進給速度設置過快時，導致腐蝕速度小于成型電極進給速度，使成型電極與針頭之間間隙不斷減小，同時，電解的電流不斷變大；當電解電流超過最大電流閥值時，為防止短路現象發生，脈沖電源關閉，同時，Z軸運動機構運作，驅動上下滑板帶動成型電極以回退速度向上移動到回退距離，從而增大成型電極與針頭之間的間隙；