CN107671418B - 一种用于不锈钢支架表面激光加工的专用装置及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于心血管介入治疗领域，具体涉及一种可用于磁性支架表面激光加工的专用装置。该装置包括气体保护装置和转动加工装置。气体保护装置包括有气体循环装置、石英主罩体和金属渣体收集装置，转动加工装置包括有移动平台、由聚四氟乙烯制成的“子弹状”主转动轴，以及楔形石英棒。本发明提出的血管支架表面激光加工专用装置，支架激光处理时的表面不易氧化，保护气不会随意排放以及浪费，金属不锈钢渣体可回收，且装置稳定性、同轴度好，加工精度高，加工效率好；且各个功能块模块化设计，互换性强，更新换代容易，结构紧凑，获得的支架产品能够符合医疗器械的精度要求，极大推进了血管支架优化升级的进程。

Description

一种用于不锈钢支架表面激光加工的专用装置及加工方法
技术领域
本发明涉及心血管介入治疗领域，具体涉及一种可用于磁性支架表面激光加工的专用装置。
背景技术
血管支架是一类细长的金属管，其植入病变血管部位后，能在管腔球囊扩张成形的基础上，支撑狭窄闭塞段血管，从而减少血管弹性回缩及再塑形，保持管腔血流通畅，部分内支架还具有预防再狭窄的作用。
血管支架表面激光加工的目的是在保证不影响基体的生物相容性和力学性能的基础上提高其与涂层的结合力、载药层的涂覆均匀性和促细胞生长的能力。
然而如今的支架表面激光加工大多在空气中进行，无法避免表面加工时出现氧化的问题，而且如今大多数支架材料是316L不锈钢，其表面加工处理时熔融金属渣体冷却后附着于加工后支架表面，此外支架表面激光加工时会由于支架和减速电机同轴度偏差的问题造成支架表面激光处理的不均匀。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够在保护气氛中对不锈钢支架表面进行激光加工的专用装置，能够使在对不锈钢支架表面进行激光加工时，避免支架表面发生氧化以及产生氧化膜；同时主转动轴与同轴孔一体成型的设计，能够保证对不锈钢支架表面处理时具有良好的同轴度；此外，保护气的循环利用和金属渣体收集装置的采用还能够实现不锈钢渣屑的及时冷却回收。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术解决方案：
本发明提供了一种用于不锈钢支架表面激光加工的专用装置，包括气体保护装置和转动加工装置。气体保护装置设置在可调整高度的支撑架上，包括有气体循环装置、石英主罩体和金属渣体收集装置，其中石英主罩体第一端部为石英高温细化工艺形成的加工仓，且石英主罩体上方开有气口，通过气管与气体循环装置的三通气泵的第一进气口相连，石英主罩体下方设有两个金属渣体的收集器，收集器外壁设有通电线圈，使得收集器在通电后形成电磁铁，能够用来收集加工废气冷却后的渣体进入收集器中，加工仓通过气管与三通气泵的出气口相连；气体循环装置除了上述与石英主罩体相连的三通气泵外还包括与三通气泵第二进气口相连的气瓶。
上述的转动加工装置包括有移动平台、由聚四氟乙烯制成的“子弹状”主转动轴，以及楔形石英棒，其中移动平台满足在X方向-15mm～+15mm，Y方向-15mm～+15mm两个方向的移动，且其上固定有减速电机驱动的三爪卡盘，减速电机可进行0°～360°任意角度的连续旋转， “弹头端”有与主转动轴一体成型的同轴圆孔，其深度最小为40mm，用来安放楔形石英棒，主转动轴另一端与三爪卡盘相连，中间部位设有两条凸起的脊，靠近“弹头端”的脊上刻有气体通道，两条脊的直径与石英主罩体的内径相等，且靠近三爪卡盘的脊外表面为毛化后的粗糙面，加工前涂敷上润滑油，既保证主转动轴的转动，润滑油填充粗糙面的存在又保证了良好的气密性，保证了气体循环的进行。工作状态下，主转动轴套于主罩体内，楔形石英棒位于加工仓中，两个脊于主罩体内壁摩擦转动，靠近主转动轴“弹头端”的脊位于两个收集器之间。
上述的同轴圆孔直径为3-5mm，楔形石英棒粗端直径与同轴圆孔直径相同，长度为15-60mm，细段直径为1-3mm。
应用上述装置进行不锈钢支架表面激光加工的方法包括以下步骤：
（1）将石英主罩体固定于主罩体支撑架上，调节转动加工装置的移动平台，使两者在同一水平面上。
（2）将靠近三爪卡盘的主转动轴的脊上涂敷上润滑油，同时将不锈钢支架卡在楔形石英棒上，并插入主转动轴的“弹头端”的同轴孔中，将主转动轴插入石英主罩体内，使主罩体与两个脊滑动接触。
（3）打开N2瓶以及三通气泵，先在加工仓端插上与三通气泵的出气口相连的气管，用N2将石英主罩体里面的空气排净之后，插上与三通气泵的第一进气口相连的气管，开始N2的循环，进行气体保护。
（4）根据支架的尺寸调节位移平台在X方向、Y方向的移动距离。
（5）打开激光器，同时打开减速电机，调节好减速电机转速与位移平台的移动速度，开始进行加工。同时将电磁铁的开关打开，收集金属气体冷却后的熔渣。
（6）完成激光加工，取下加工后的支架，进行后续处理。
通过本发明提出的血管支架表面激光加工专用装置，支架激光处理时的表面不易氧化，保护气不会随意排放以及浪费，金属不锈钢渣体可回收，且装置稳定性、同轴度好，加工精度高，加工效率好；且各个功能块模块化设计，互换性强，更新换代容易，结构紧凑，获得的支架产品能够符合医疗器械的精度要求，极大推进了血管支架优化升级的进程，此外，本发明提出的专用装置还可用于其他磁性金属或者合金支架的表面处理。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是实施例1中激光加工专用装置整体示意图。
图2是实施例1中石英主罩体以及加工仓示意图。
图3是实施例1中主转动轴示意图。
图4是未加工的支架。
图5是激光加工后的支架。
图6是激光加工后支架表面的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种用于不锈钢支架表面激光加工的专用装置，包括气体保护装置和转动加工装置，如图1所示。其中气体保护装置，如图2所示，包括有气体循环装置、石英主罩体1和金属渣体收集装置，其中石英主罩体1第一端部为石英高温细化工艺形成的加工仓2且整体设置在可调整高度的支撑架11上，材料选择是透光度极好的石英，除了保证激光处理时不会发生熔融外，良好的透光度会尽量减少激光能量的损耗。石英主罩体1上方开有气口，通过气管与气体循环装置的三通气泵4的第一进气口3相连，石英主罩体1下方设有两个金属渣体的收集器8、9，收集器外壁设有通电线圈10，使得收集器在通电后形成电磁铁，能够用来收集加工废气冷却后的渣体进入收集器8、9中，加工仓2通过气管与三通气泵4的出气口5相连；气体循环装置除了上述与石英主罩体相连的三通气泵4外还包括与三通气泵4第二进气口6相连的气瓶7。
图3为本实施例转动加工装置的示意图，包括有移动平台19、由聚四氟乙烯制成的“子弹状”主转动轴12，以及楔形石英棒13，其中移动平台19满足在X方向-15mm～+15mm，Y方向-15mm～+15mm两个方向的移动，且其上固定有减速电机驱动的三爪卡盘18，减速电机可进行0°～360°任意角度以及的连续旋转，主转动轴“弹头端”设有与主转动轴12同轴的深度为40mm、直径为3mm的圆孔，用来安放楔形石英棒13，楔形石英棒13长度40mm，粗端直径Φ3mm，细端直径Φ2.2mm，同时“弹头端”也设有一个通气道16，另一端与三爪卡盘18相连，中间部位设有两条凸起的脊14、15，靠近“弹头端”的脊14上刻有气体通道17，两条脊14、15的直径与石英主罩体1的内径相等，且靠近三爪卡盘18的脊15外表面为毛化后的粗糙面，加工前涂敷上润滑油，既保证主转动轴12的转动，润滑油填充粗糙面的存在又保证了良好的气密性，保证了气体循环的进行。工作状态下，主转动轴12套于主罩体1内，楔形石英棒13位于加工仓2中，楔形石英棒13的熔点比激光处理造成的温度高，不会造成激光处理时发生楔形石英棒13的熔融，同时由于楔形石英棒13是可拆卸的，可装上不同尺寸的石英棒对应不同尺寸的支架，加工范围广。两个脊14、15于主罩体内壁摩擦转动，靠近主转动轴“弹头端”的脊14位于两个收集器8、9之间。
实施例2
本实施例采用实施例1所提供的用于不锈钢支架表面激光加工专用装置，对长15mm，内径Φ2.6mm，外径Φ3mm，壁厚0.2mm的不锈钢支架（如图3所示）进行表面结构的加工，其加工方法为：
（1）将石英主罩体1固定于主罩体支撑架11上，调节转动加工装置的移动平台19，使两者在同一水平面上。
（2）将靠近三爪卡盘18的主转动轴12的脊15上涂敷上润滑油，同时将不锈钢支架卡在楔形石英棒13上，并插入主转动轴12的“弹头端”的同轴孔中，将主转动轴12插入石英主罩体1内，使石英主罩体1与两个脊14、15滑动接触。
（3）打开N2气瓶7以及三通气泵4，先在加工仓2端插上与三通气泵4的出气口4相连的气管，用N2将石英主罩体1里面的空气排净之后，插上与三通气泵4的第一进气口3相连的气管，开始N2的循环，进行气体保护。
（4）通过调节移动19平台Y方向，控制支架上表面与激光器之间距离，保证离焦量为1000μm，调节移动19平台X方向，使激光光斑位于支架一端。
（5）打开激光器，激光的参数为：波长为800nm，频率为1kHz，脉冲宽度为50fs，激光功率50mw，同时打开减速电机，调节好减速电机转速为60r/min，移动平台19的移动速度为1mm/s，开始进行加工。同时将电磁铁的开关打开，收集金属气体冷却后的熔渣。
（6）完成激光加工，关闭激光器、减速电机19以及三通气泵4，取出激光加工后的支架，进行后续处理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (5)

1.一种用于不锈钢支架表面激光加工的专用装置，包括气体保护装置和转动加工装置，其特征在于：所述的气体保护装置设置在可调整高度的支撑架上，包括有气体循环装置、石英主罩体和金属渣体收集装置，其中石英主罩体第一端部为石英高温细化工艺形成的加工仓，且石英主罩体上方开有气口，通过气管与气体循环装置的三通气泵的第一进气口相连，石英主罩体下方设有两个金属渣体的收集器，收集器外壁设有通电线圈，使得收集器在通电后形成电磁铁，能够用来收集加工废气冷却后的渣体进入收集器中，加工仓通过气管与三通气泵的出气口相连；气体循环装置除了上述与石英主罩体相连的三通气泵外还包括与三通气泵第二进气口相连的气瓶。
2. 根据权利要求1所述的用于不锈钢支架表面激光加工的专用装置，其特征在于：所述的转动加工装置包括有移动平台、由聚四氟乙烯制成的“子弹状”主转动轴，以及楔形石英棒，其中移动平台满足在X方向-15mm～+15mm，Y方向-15mm～+15mm两个方向的移动，且其上固定有减速电机驱动的三爪卡盘，减速电机可进行0°～360°任意角度的连续旋转， “弹头端”有与主转动轴一体成型的同轴圆孔，其深度最小为40mm，用来安放楔形石英棒，主转动轴另一端与三爪卡盘相连，中间部位设有两条凸起的脊，靠近“弹头端”的脊上刻有气体通道，两条脊的直径与石英主罩体的内径相等，且靠近三爪卡盘的脊外表面为毛化后的粗糙面，加工前涂敷上润滑油，既保证主转动轴的转动，润滑油填充粗糙面的存在又保证了良好的气密性，保证了气体循环的进行，工作状态下，主转动轴套于主罩体内，楔形石英棒位于加工仓中，两个脊于主罩体内壁摩擦转动，靠近主转动轴“弹头端”的脊位于两个收集器之间。
3.据权利要求2所述的用于不锈钢支架表面激光加工的专用装置，其特征在于：所述的同轴圆孔直径为3-5mm，楔形石英棒粗端直径与同轴圆孔直径相同。
4.据权利要求3所述的用于不锈钢支架表面激光加工的专用装置，其特征在于：所述的楔形石英棒长度为15-60mm，细段直径为1-3mm。
5.一种应用权利要求2所提供的专用装置进行不锈钢支架表面激光加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将石英主罩体固定于主罩体支撑架上，调节转动加工装置的移动平台，使两者在同一水平面上；
（2）将靠近三爪卡盘的主转动轴的脊上涂敷上润滑油，同时将不锈钢支架卡在楔形石英棒上，并插入主转动轴的“弹头端”的同轴孔中，将主转动轴插入石英主罩体内，使主罩体与两个脊滑动接触；
（3）打开N2瓶以及三通气泵，先在加工仓端插上与三通气泵的出气口相连的气管，用N2将石英主罩体里面的空气排净之后，插上与三通气泵的第一进气口相连的气管，开始N2的循环，进行气体保护；
（4）根据支架的尺寸调节位移平台在X方向、Y方向的移动距离；
（5）打开激光器，同时打开减速电机，调节好减速电机转速与位移平台的移动速度，开始进行加工，同时将电磁铁的开关打开，收集金属气体冷却后的熔渣；
（6）完成激光加工，取下加工后的支架，进行后续处理。
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