CN104858725A - 医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机，包括车床、含有磁流变液的抛光液、固定在车床刀架拖板上的磁性抛光组件和将抛光液喷洒在磁性抛光组件上的泵体；所述磁性抛光组件包括固定在车床刀架拖板上的夹柄、设置在夹柄上的磁场发射器、设置在磁场发射器上的气囊组件、活动设置在气囊组件上的导磁毛刷板，所述车床刀架拖板上还固定有气泵，所述气泵上接有一根穿过夹柄和磁场发射器与气囊组件相通的通气管。本发明的优点是：通过气囊组件和导磁毛刷板对工件表面层不会产生压应力，无损伤，通过控制磁场强度控制磁流变刷的硬度，在气囊外部有大面积磁流变刷研磨工件，工件多方位被研磨。

Description

医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机

技术领域

本发明涉及医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机。

背景技术

目前，医用的骨髓内钉、接骨螺钉等多采用钛合金材料制作，钛合金植入材料存在的主要问题是腐蚀，腐蚀一方面导致腐蚀产物进入人体，引起严重的生理危害，如组织毒化、细胞畸变等；另一方面造成植入假体的松脱、早期断裂等失效行为。钛合金的耐蚀性随其表面粗糙度的提高而降低，其中平滑表面和微观粗糙表面具有良好的耐腐蚀性和较低的离子释放率。因此，对医用钛合金植入物进行适当的表面光整处理显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机，能够有效解决现有医用钛合金螺钉表面抛光难的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机，包括车床、含有磁流变液的抛光液、固定在车床刀架拖板上的磁性抛光组件和将抛光液喷洒在磁性抛光组件上的泵体；

所述磁性抛光组件包括固定在车床刀架拖板上的夹柄、设置在夹柄上的磁场发射器、设置在磁场发射器上的气囊组件、活动设置在气囊组件上的导磁毛刷板，所述车床刀架拖板上还固定有气泵，所述气泵上接有一根穿过夹柄和磁场发射器与气囊组件相通的通气管。

优选的，所述夹柄上开有设置槽，所述磁场发射器通过轴承设置在设置槽内，所述夹柄上还设有将设置槽封闭的端盖；使夹柄能转动，方便与待加工螺钉适配，同时采用端盖进行封闭，保护轴承长期稳定运行。

优选的，所述气囊组件包括气囊架、放置在气囊架内的气囊袋，所述气囊架的前端开口，所述导磁毛刷板滑动设置在气囊架的前端，所述气囊架的后端设有向后突出的密封部，所述磁场发射器穿过密封部伸入气囊袋内，所述密封部为圆柱形且设有外螺纹，所述密封部的端部设有紧固螺母，所述密封部的顶端与紧固螺母之间设有密封圈；气囊架能很好的固定住气囊袋的位置，同时利用紧固螺母固定与磁场发射器和气囊架的相对位置。

优选的，所述车床上设有夹紧待加工螺钉的顶架；更好的固定待加工螺钉。

优选的，所述磁场发射器为圆柱形，所述通气管沿磁场发射器的轴线穿过；防止通气管扭曲被阻断。

与现有技术相比，本发明的优点是：①表面质量高：通过气囊组件和导磁毛刷板对工件表面层不会产生压应力，无损伤；②去除率可控：通过控制磁场强度控制磁流变刷的硬度；③效率高：在气囊外部有大面积磁流变刷研磨工件；④消除/降低死角：工件多方位被研磨。

附图说明

图1为本发明医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机的主视图；

图2位图1的俯视图；

图3为本发明医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机中磁性抛光组件的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1、图2为本发明医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机的实施例，医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机，包括车床1、含有磁流变液的抛光液13、固定在车床1刀架拖板8上的磁性抛光组件和将抛光液13喷洒在磁性抛光组件上的泵体3。

如图3所示，所述磁性抛光组件包括固定在车床1刀架拖板8上的夹柄12、设置在夹柄12上的磁场发射器2、设置在磁场发射器2上的气囊组件4、活动设置在气囊组件4上的导磁毛刷板7，所述导磁毛刷板为采用导磁材料刷毛的毛刷，所述车床1刀架拖板8上还固定有气泵11，所述气泵11上接有一根穿过夹柄12和磁场发射器2与气囊组件4相通的通气管14，所述夹柄12上开有设置槽10，所述磁场发射器2通过轴承17设置在设置槽内，所述夹柄12上还设有将设置槽10封闭的端盖18，所述磁场发射器2为圆柱形，所述通气管14沿磁场发射器2的轴线穿过，所述气囊组件4包括气囊架43、放置在气囊架43内的气囊袋42，所述气囊架43的前端开口，所述导磁毛刷板7滑动设置在气囊架43的前端，所述气囊架43的后端设有向后突出的密封部，所述磁场发射器2穿过密封部伸入气囊袋42内，所述密封部为圆柱形且设有外螺纹，所述密封部的端部设有紧固螺母44，所述密封部的顶端与紧固螺母44之间设有密封圈45。

所述气囊架43两个相对的侧壁内侧开有滑槽，所述导磁毛刷板7的两端均固定有在滑槽内滑动的滑动块。

将导磁毛刷板7、气囊组件4、磁场发射器2和夹柄12安装后，将其整体安装在刀架上，将待加工的医用钛合金螺钉9夹在顶架5上，启动气泵11，使气体通过通气管14输入到气囊袋42内，使导磁毛刷板7上的导磁刷毛与待加工的医用钛合金螺钉保持良好的接触吻合度，启动磁场发射器2，导磁刷毛产生磁性，同时启动泵体3，将带有磁流变液的抛光液13喷射到导磁毛刷上，磁流变液颗粒和抛光磨粒会吸附在导磁毛刷上形成柔性磁流变刷，再启动电机15使医用钛合金螺钉旋转，同时调节车床1刀架拖板8，启动车床内设置的车削螺纹用的螺纹丝杠及其驱动系统，带动车床1刀架拖板8沿着车螺纹轨迹运行，柔性磁流变刷按照车削螺纹轨迹运动，同时柔性磁流变刷在医用钛合金螺钉切向力的作用下自转，进行螺纹各个部位的抛光。当抛光工作结束，将磁场发射器2电源关闭，导磁毛刷失磁，抛光液13以液体形式被液体收集器6收集可再利用。

磁流变抛光是利用磁流变抛光液13在磁场中的固液相相互转化的特性，通过控制外加磁场对磁流变抛光液13的剪切屈服应力和局部形状来进行实时控制，形成一个能够与被加工工件表面相吻合的“柔性抛光刷”，实现对硬脆材料的研磨、抛光。它克服了现有化学/电化学/磁性研磨/超声波抛光技术易污染、效率低、可控性低等缺点，以其表面质量高、表面损伤小、效率高、能耗低、材料去除率可控以及复杂曲面/难加工材料/超精密抛光等优点引起了国内外学者和工业界的广泛研究，近年来取得了显著进展，对较为规则的曲面形状表面光整加工有良好的效果，如光学镜片、硅、锗半导体材等。因磁流变抛光是在抛光轮表面形成半固体状的抛光工具，故对被加工零件的形状有一定的要求无法用于工件非规则螺旋表面。

不同于现有的磁流变抛光方法与系统构成，上述方案通过将磁流变液形成的磁流变刷与气囊相结合抛光的新方法，即利用复合光整加工技术通过气囊外覆盖磁流变刷作为抛光工作面，与工件表面形成一个柔性研磨层，利用气压控制与曲率变化的复杂曲面形成大面积均匀仿形接触，通过工件旋转与抛光工作面移动使柔性研磨层与工件表面发生复杂相对运动，希望由此消除或降低工件表面损伤、死角/螺牙不规则部位抛光有限等弊端，所形成的气囊磁流变刷抛光技术是磁流变液抛光技术与气囊抛光技术的融合与发展。

气囊抛光动适应工件表面曲面形状，与工件曲面保持良好的接触吻合度，但抛光件边缘去除特性不稳定，而且小磨头与工件接触面积小，抛光效率低。磁流变抛光技术表面质量高、材料去除率可控、效率高，但对被加工零件的形状有一定的要求，难以加工复杂曲面。与其相比，本专利的气囊磁流变刷抛光技术的优势在于：①表面质量高：柔性毛刷对工件表面层不会产生压应力，无损伤；②去除率可控：通过控制磁场强度控制磁流变刷的硬度；③效率高：在气囊外部有大面积磁流变刷研磨工件；④消除/降低死角：工件多方位被研磨。

Claims (5)

1.医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机，其特征在于：包括车床(1)、含有磁流变液的抛光液、固定在车床(1)刀架拖板(8)上的磁性抛光组件和将抛光液喷洒在磁性抛光组件上的泵体(3)；

所述磁性抛光组件包括固定在车床(1)刀架拖板(8)上的夹柄(12)、设置在夹柄(12)上的磁场发射器(2)、设置在磁场发射器(2)上的气囊组件(4)、活动设置在气囊组件(4)上的导磁毛刷板(7)，所述车床(1)刀架拖板(8)上还固定有气泵(11)，所述气泵(11)上接有一根穿过夹柄(12)和磁场发射器(2)与气囊组件(4)相通的通气管(14)。

2.如权利要求1所述的医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机，其特征在于：所述夹柄(12)上开有设置槽，所述磁场发射器(2)通过轴承(17)设置在设置槽内，所述夹柄(12)上还设有将设置槽封闭的端盖(18)。

3.如权利要求1或2所述的医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机，其特征在于：所述气囊组件(4)包括气囊架(43)、放置在气囊架(43)内的气囊袋(42)，所述气囊架(43)的前端开口，所述导磁毛刷板(7)滑动设置在气囊架(43)的前端，所述气囊架(43)的后端设有向后突出的密封部，所述磁场发射器(2)穿过密封部伸入气囊袋(42)内，所述密封部为圆柱形且设有外螺纹，所述密封部的端部设有紧固螺母(44)，所述密封部的顶端与紧固螺母(44)之间设有密封圈(45)。

4.如权利要求1所述的医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机，其特征在于：所述车床(1)上设有夹紧待加工螺钉的顶架(5)。

5.如权利要求1所述的医用钛合金螺钉气囊磁流变刷抛光机，其特征在于：所述磁场发射器(2)为圆柱形，所述通气管(14)沿磁场发射器(2)的轴线穿过。