CN103612165B - 多出入口曲面湍流抛光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磨粒流抛光加工领域，特别是一种钛合金人工关节湍流精密加工装置。包含约束构件，约束构件套装在人工关节外，约束构件内表面与人工关节外表面形状相同，约束构件内表面与人工关节外表面间形成仿形流道，约束构件内表面设有微小沟槽，约束构件上至少设有两组磨粒流出入口，磨粒流出入口与仿形流道相通。本发明通过约束构件构建磨粒流受控仿形流道，约束构件内表面均布有微小沟槽，从而使得磨粒流形成更充分的湍流状态，约束构件上设有多组磨粒流出入口，将复杂曲面分段加工，避免了磨粒流在曲面拐点或奇点处受到阻力而造成抛光不均匀的情况，提高了加工效率，优化了抛光效果，抛光精度高。

Description

多出入口曲面湍流抛光装置
技术领域
本发明涉及磨粒流抛光加工领域，特别是一种钛合金人工关节湍流精密加工装置。
背景技术
人工关节表面的光整程度对其功能和使用寿命有着至关重要的影响，因此，经过成型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打磨和抛光等后续工艺处理，最终获得高精度和高光洁度的表面，形成与人体骨头配合良好的人工关节。
人工关节表面为不同曲率的复杂曲面，且钛合金的导热性和切削性能差，现有表面精密加工技术中，大部分方法难以适用。由于磨粒流可形成良好仿形接触，因此在曲面和异型面加工中体现出优势，现磨粒流形成了一些表面加工方法，如利用高压高速磨粒流喷射工件表面，借助磨粒高速碰撞的剪切作用实现精密加工；这种方法以冲蚀磨损理论为基础，容易使工件表面受到磨粒的强力刮削而产生弹性变形或塑性压痕，不能满足人工关节表面加工要求，专利申请号为201110041218.8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”提供了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，通过与待加工的假体形状相一致的配模，在人工关节假体外表面和配模内表面的流道内形成湍流，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，此方法虽然可以实现更好的加工效果，但是湍流效果不明显，磨粒容易高速运动冲蚀关节表面，抛光效率低、效果差，另一方面，人工关节表面为复杂曲面，磨粒流流经人工关节表面拐点和奇点的突变点处时容易受阻，且越靠近曲面的地方，磨粒流的粘性阻尼减少了切向速度脉动，同时复杂曲面阻止了法向速度脉动，离开曲面稍微远点的区域，由于磨粒流平均速度梯度的增加，磨粒流的湍流动能迅速产生变大，使得抛光不均匀，难以达到理想的抛光效果。
发明内容
针对钛合金人工关节复杂曲面光整加工的难题，本发明提供一种抛光性能好、精度高的多出入口曲面湍流抛光装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
多出入口曲面湍流抛光装置，包含约束构件，所述约束构件套装在人工关节外，所述约束构件内表面与人工关节外表面形状相同，所述约束构件内表面与人工关节外表面间形成仿形流道，所述约束构件内表面设有微小沟槽，所述约束构件上至少设有两组磨粒流出入口，磨粒流出入口与仿形流道相通。
进一步，所述微小沟槽呈不规则状，所述微小沟槽在约束构件内表面上均匀分布。
进一步，所述约束构件两端设有一组磨粒流出入口，所述人工关节表面拐点和奇点处至少设有一组磨粒流出入口。
进一步，所述磨粒流出入口由出口和入口组成，所述出口和入口间隔分布。
本发明的设计思路及优点表现在：1、通过人工关节曲面的仿形建立局部覆盖曲面约束构件，构建磨粒流受控仿形流道，被加工曲面成为流道壁面的一部分，约束构件内表面均布有微小沟槽，在微小沟槽的作用下，磨粒流与约束构件接触面运动受阻，磨粒流与人工关节接触面运动速度大于上层速度，从而使得磨粒流形成更充分的湍流状态，提高了加工效率，优化了抛光效果。2、约束构件上设有多组磨粒流出入口，将复杂曲面分段加工，避免了磨粒流在曲面拐点或奇点处受到阻力而造成抛光不均匀的情况，抛光精度高。3、所述磨粒流出入口中，出口和入口间隔分布，使得仿形流道内磨粒流流动均匀，抛光效果一致，精度高。
附图说明
图1是本发明的人工关节仿形流道剖面示意图。
图2是本发明的约束构件立体示意图。
图3是本发明的约束构件俯视图。
具体实施方式
结合图1~3，多出入口曲面湍流抛光装置，包含约束构件2，约束构件2套装在人工关节1外，约束构件2内表面与人工关节1外表面形状相同，约束构件2内表面与人工关节1外表面间形成仿形流道4，约束构件2内表面设有微小沟槽3，微小沟槽3呈不规则状，微小沟槽3在约束构件2内表面上均匀分布。
人工关节1表面有两个拐点处和一个奇点处，即人工关节1表面的凸出部分和凹陷部分，为曲面的突变面，约束构件2上均布磨粒流出入口，磨粒流出入口由出口6和入口5组成，约束构件两端处均设有入口5，人工关节1两个拐点处均设有两个出口6，人工关节1奇点处分布四个磨粒流出入口，中间两个为入口5，两侧两个为出口6。

Claims (1)

1.多出入口曲面湍流抛光装置，包含约束构件，所述约束构件套装在人工关节外，其特征在于：所述约束构件内表面与人工关节外表面形状相同，所述约束构件内表面与人工关节外表面间形成仿形流道，所述约束构件内表面设有微小沟槽，所述约束构件上至少设有两组磨粒流出入口，磨粒流出入口与仿形流道相通；所述微小沟槽呈不规则状，所述微小沟槽在约束构件内表面上均匀分布；所述约束构件两端设有一组磨粒流出入口，所述人工关节表面拐点和奇点处至少设有一组磨粒流出入口；所述磨粒流出入口由出口和入口组成，所述出口和入口间隔分布。
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