[發(fā)明專利]一種用于抗菌表面微結(jié)構(gòu)加工的加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010104801.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN111266658B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常嘉樹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 未來振動(dòng)（北京）測試技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B23D79/00
• 分類號(hào): B23D79/00;B08B3/12;B08B3/08
• 代理公司: 重慶百潤洪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50219
• 代理人: 劉澤正

本發(fā)明涉及超聲波加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于抗菌表面微結(jié)構(gòu)加工的加工方法，包括步驟：安裝刀具、清洗材料、建立X軸Y軸Z軸的坐標(biāo)、使用超聲波刀具加工出橫向細(xì)紋、使用超聲波刀具加工出Y向細(xì)紋和Z向細(xì)紋、最后出現(xiàn)菱形紋理，從而出現(xiàn)類似于鯊魚皮膚的物理抗菌紋理；本發(fā)明通過超聲波加工技術(shù)加工材料的抗菌表面微結(jié)構(gòu)，從而可以解決抗菌表面微結(jié)構(gòu)大規(guī)模生產(chǎn)的問題，采用生產(chǎn)成本較低的數(shù)控機(jī)床和超聲波刀加工技術(shù)加工本需要光刻機(jī)才能加工的鯊紋紋理，從而降低對(duì)加工設(shè)備和加工技術(shù)的要求，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求低，適合于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲波加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于抗菌表面微結(jié)構(gòu)加工的加工方法。

背景技術(shù)

鯊紋材料表面擁有類似于鯊魚皮膚的細(xì)小紋路，可以通過仿生學(xué)的手段模擬鯊魚皮的抗菌性能，該紋路對(duì)金黃色葡萄球菌(包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)、銅綠假單胞桿菌、大腸桿菌、枯草桿菌芽孢等眾多微生物致病菌的附著、定植都會(huì)有抑制作用。

現(xiàn)有的技術(shù)在金屬、玻璃、陶瓷等材料表面加工具有抗菌特性的表面微結(jié)構(gòu)，主要使用光刻機(jī)。光刻機(jī)的缺點(diǎn)是成本太高，不適合用于大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于抗菌表面微結(jié)構(gòu)加工的加工方法，使用超聲波加工技術(shù)進(jìn)行加工，從而降低抗菌表面微結(jié)構(gòu)加工的加工成本，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種用于抗菌表面微結(jié)構(gòu)加工的加工方法，包括步驟：

(1)將超聲波刀具安裝在高精度數(shù)控機(jī)床的主軸上；

(2)將原材料固定在機(jī)床上，原材料的表面水平正對(duì)超聲波刀具，其中原材料表面粗糙度Ra值小于0.2μm，并對(duì)原材料表面進(jìn)行清洗和干燥；

(3)在原材料表面建立X軸、Y軸和Z軸的坐標(biāo)系，X軸、Y軸和Z軸的交點(diǎn)為超聲波刀具的下刀點(diǎn)，X軸的方向?yàn)闄M向，Y軸和Z軸的夾角為α°；

(4)使用超聲波刀具沿X軸在原材料表面刻劃出寬度為2μm，深度為2μm的一條筆直的橫向細(xì)紋，同時(shí)設(shè)置風(fēng)機(jī)以45°傾斜吹向橫向細(xì)紋，重復(fù)上述過程直至橫向細(xì)紋覆蓋滿整個(gè)原材料的表面，且每兩條橫向細(xì)紋之間間隔距離為2μm；

(5)使用超聲波刀具沿Y軸在原材料表面刻劃出寬度為2μm，深度為的2μm一條筆直的y向細(xì)紋，同時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)以45°傾斜吹向超聲波刀具的刀口，每兩條豎向細(xì)紋之間間隔距離為10μm，細(xì)紋覆蓋滿整個(gè)原材料的表面；

(6)使用超聲波刀具沿Z軸重復(fù)步驟(5)的操作；

(7)直至原材料表面充滿菱形紋理。

進(jìn)一步的，超聲波刀具的振幅為2μm，頻率為20-40KHz。

進(jìn)一步的，所述步驟(4)中超聲波刀具的前進(jìn)速度為0.5-1m/min，所述步驟(5)和步驟(6)中超聲波刀具的前進(jìn)速度為0.1-0.3m/min。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中的清洗和干燥的步驟包括：在超聲波清洗機(jī)中依次放入丙酮、乙醇和純凈水，用所述超聲波清洗機(jī)將所述原材料表面進(jìn)行超聲清洗3min，清洗后使用烘干機(jī)烘干。

進(jìn)一步的，所述Y軸和Z軸的最小夾角為60°，所述X軸與所述Y軸和Z軸的最小夾角均為60°。

進(jìn)一步的，超聲波刀具的刀尖為采用滲碳淬火工藝的碳鋼刀片，其莫氏硬度值大于6.5。

進(jìn)一步的，所述原材料表面的莫氏硬度值范圍為1-5。