CN102152240A - 钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法及其专用装置 - Google Patents

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许亚敏
曾晰
文东辉
谭大鹏
计时鸣
李研彪
袁巧玲
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Abstract

钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法，在钛合金人工关节假体的外表面构建一约束流道，将磨粒流通入到所述的约束流道中，在湍流状态下对所述钛合金人工关节假体的外表面进行研磨抛光。本发明所述方法的专用装置，包括钛合金人工关节假体，所述钛合金人工关节假体的外表面覆盖有钛合金人工关节假体配模模型，所述钛合金人工关节假体的外表面与所述钛合金人工关节假体配模模型的内表面之间形成约束流道，所述约束流道的入口连接有磨粒流通入管道，其出口连接有磨粒流流出管道。本发明的有益效果：结构简单、易于设计和制造；加工效率高、加工精度高、加工均匀。<u/>

Description

钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法及其专用装置
技术领域
本发明涉及一种局部覆盖约束式钛合金人工关节湍流精密加工的新方法，尤其适用于加工复杂的异性曲面的钛合金人工关节，便于控制加工过程中的钛合金人工关节形面精度。
背景技术
人工关节是一种具有关节功能的器官，作为一种植入器官能够恢复肢体的运动功能。
经过成型烧结后的钛合金人工关节假体并不能直接适用于人体内部，还需要经过一系列的研磨、抛光等后续工艺处理，最终获得平滑、均匀、高质量表面并与人体骨头配合良好的人工关节。在保证抛光件面型精度与表面质量的前提下，抛光工艺的实施能有效改善其表面的耐蚀和耐磨性能，延长其使用寿命。
鉴于手工抛光效率低、精度低，受到人为因素影响致使表面不均匀等特点，随即开发了瑞士金属陶瓷人工关节球面珩磨抛光机床。但该方法的缺点是：1.受到工件形状和尺寸的限制，只能应用于轴对称回转元件或者规则元件。2.工件表面受到加工工具的约束。
发明内容
为了克服现有的加工方法中加工效率较低、加工精度不高、加工不均匀的不足，本发明提供了一种加工效率高、加工精度高、加工均匀的钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法及其专用装置。
本发明的技术方案：
钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法，其特征在于：在钛合金人工关节假体的外表面构建一约束流道，将磨粒流通入到所述的约束流道中，在湍流状态下对所述钛合金人工关节假体的外表面进行研磨抛光。
本发明所述方法的专用装置，其特征在于：包括钛合金人工关节假体，所述钛合金人工关节假体的外表面覆盖有钛合金人工关节假体配模模型，所述钛合金人工关节假体的外表面与所述钛合金人工关节假体配模模型的内表面之间形成约束流道，所述约束流道的入口连接有磨粒流通入管道，其出口连接有磨粒流流出管道。
进一步，所述钛合金人工关节假体配模模型的形状与所述钛合金人工关节假体的形状相同，所述钛合金人工关节假体配模模型的尺寸大于所述钛合金人工关节假体的尺寸。
本发明的技术构思为：按照特别定制的钛合金人工关节假体的尺寸与形状，在满足技术指标的前提下设计和制作钛合金人工关节假体配模模型。该配模的形状完全与待加工的假体形状相一致，且大小略大于假体的尺寸，将配模安装固定在钛合金人工关节假体的外表面并且能够完全覆盖假体的外表面，这样钛合金人工关节假体外表面和配模的内表面形成了一个流道。同时，配模两端分别连接一根管道用于流体的流入和流出。具有弱黏性或无黏性的磨粒流经流道流过人工关节假体的外表面，在湍流状态下，利用磨粒的微力微量切削的频繁作用实现表面的逐步光整，湍流流场中的磨粒运动的随机性实现了表面纹理无序化，直至实现人工关节假体表面无工具镜面级加工。
本发明所述装置的工作过程是：将特别制作的钛合金人工关节假体配模模型覆盖于钛合金人工关节假体之外。约束流道的入口和出口分别连接好管道，并且做好密封工作。经过特殊比例混合的磨粒流从约束流道的入口进入约束流道，对钛合金人工关节假体的外表面进行研磨抛光，经约束流道的出口流出，再流入约束流道的入口，如此往复循环，直至达到抛光要求。
本发明的有益效果在于：结构简单、易于设计和制造；配模表面与人工关节假体表面形成良好的仿形，磨粒流可与人工关节假体表面形成良好接触，可应用于异性表面无工具加工，为那些无法使用工具进行加工表面的精密加工提供了一种可行的解决方案；加工过程可完全自动化进行；利用湍流的壁面效应实现表面的微力微量切削，不会导致表面的机械变形，也可以用于薄壁件的加工；利用磨粒在封闭流道内的循环流动反复碰撞被加工表面，可提高磨粒利用率和加工效率，减少污水排放实现清洁加工，并节约能源。
附图说明
图1是本发明的专用装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法，在钛合金人工关节假体的外表面构建一约束流道，将磨粒流通入到所述的约束流道中，在湍流状态下对所述钛合金人工关节假体的外表面进行研磨抛光。
本发明的技术构思为：具有弱黏性或无黏性的磨粒流经流道流过人工关节假体的外表面，在湍流状态下，利用磨粒的微力微量切削的频繁作用实现表面的逐步光整，湍流流场中的磨粒运动的随机性实现了表面纹理无序化，直至实现人工关节假体表面无工具镜面级加工。
实施例二
参照图1，钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法的专用装置，包括钛合金人工关节假体1，所述钛合金人工关节假体1的外表面覆盖有钛合金人工关节假体配模模型2，所述钛合金人工关节假体1的外表面与所述钛合金人工关节假体配模模型2的内表面之间形成约束流道3，所述约束流道3的入口4连接有磨粒流通入管道，其出口5连接有磨粒流流出管道。
所述钛合金人工关节假体配模模型2的形状与所述钛合金人工关节假体1的形状相同，所述钛合金人工关节假体配模模型2的尺寸大于所述钛合金人工关节假体1的尺寸。
本发明所述装置的技术构思：按照特别定制的钛合金人工关节假体1的尺寸与形状，在满足技术指标的前提下设计和制作钛合金人工关节假体配模模型2。该配模的形状完全与待加工的假体形状相一致，且大小略大于假体的尺寸，将配模安装固定在钛合金人工关节假体1的外表面并且能够完全覆盖假体的外表面，这样钛合金人工关节假体1外表面和配模的内表面形成了一个流道。同时，配模两端分别连接一根管道用于流体的流入和流出。
本发明所述装置的工作过程是：将特别制作的钛合金人工关节假体配模模型2覆盖于钛合金人工关节假体1之外。约束流道3的入口4和出口5分别连接好管道，并且做好密封工作。经过特殊比例混合的磨粒流从约束流道的入口4进入约束流道3，对钛合金人工关节假体1的外表面进行研磨抛光，经约束流道3的出口5流出，再流入约束流道4的入口，如此往复循环，直至达到抛光要求。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法，其特征在于：在钛合金人工关节假体的外表面构建一约束流道，将磨粒流通入到所述的约束流道中，在湍流状态下对所述钛合金人工关节假体的外表面进行研磨抛光。
2.根据权利要求1所述的钛合金人工关节曲面湍流精密加工新方法的专用装置，其特征在于：包括钛合金人工关节假体，所述钛合金人工关节假体的外表面覆盖有钛合金人工关节假体配模模型，所述钛合金人工关节假体的外表面与所述钛合金人工关节假体配模模型的内表面之间形成约束流道，所述约束流道的入口连接有磨粒流通入管道，其出口连接有磨粒流流出管道。
3.根据权利要求2所述的专用装置，其特征在于：所述钛合金人工关节假体配模模型的形状与所述钛合金人工关节假体的形状相同，所述钛合金人工关节假体配模模型的尺寸大于所述钛合金人工关节假体的尺寸。
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