CN108188510B - 通用型非接触式导丝芯丝加工设备及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种通用型非接触式导丝芯丝加工设备及其加工方法，加工设备包括芯丝旋转机构，用于夹持待加工芯丝的两端使其张紧并驱动其自转；冲淋电解装置，设置于驱动其沿待加工芯丝延伸方向往复移动的平移装置上，其连接工作液供应装置并在移动过程中持续向位于其内腔中的待加工芯丝冲淋工作液，冲淋工作液时，通过电源装置为所述待加工芯丝及冲淋电解装置的工作电极供电以产生电火花使待加工芯丝腐蚀成型。本发明通过火花放电对加工芯丝的表面进行电蚀成型，不需要专用的砂轮及托板，工装简化，有利于降低设备成本，同时，解决了传统加工中工件要承受切削力带来的精度问题，可以完成更微细、精度要求更高导丝芯丝的加工，有利于提高加工精度，提高成品率。

Description

通用型非接触式导丝芯丝加工设备及其加工方法

技术领域

本发明涉及导丝加工领域，尤其是通用型非接触式导丝芯丝加工设备及其加工方法。

背景技术

微创介入治疗技术和内窥镜技术作为新兴的医学进展近年来已经得以广泛开展，其过程是在医学影像设备的监视下，超选择性将介入医疗器械经天然存在的血管或体内腔道送达人体的很多重要器官和部位，如心脏、肝脏、脑、肾、消化系统、和生殖系统，从而进行诊断和治疗的重要技术和方法，具有无需手术、创伤小、医疗费用相对低廉的优点。

在介入和内窥镜诊断和治疗过程中，导丝作为导引各类导管和介入器械到达靶部位的重要器械，其担负着探路、带领偏转和指引前行等必不可少，作用不可替代的，且属一次性使用的医疗耗材，其通常由芯丝和外包覆层组成，芯丝起到支撑所需的刚性作用，外包覆层起到保证导丝在使用过程中不会划伤腔道的作用（导丝芯丝软端的直径通常只有0.1mm左右）。

现有的导丝加工技术是采用无心研磨的原理来实现导丝渐变段及软端加工。

无心研磨加工属于接触式加工，如附图1-附图2所示，其通过两个砂轮的旋转并向待加工芯丝方向进给，从而对待加工芯丝进行磨削，从而实现成型，其优点是加工效率较高，能满足产品的精度要求；但也有明显的不足，主要表现为：

由于不同导丝的形状、尺寸不同，且往往是导丝软端的形成，需要一个或多个呈圆锥体的过度端来完成，存在多点变径，用无心研磨的方式，需要根据芯丝渐变段的形状来修整砂轮，因而一种砂轮往往仅仅满足一种导丝的加工，适用性差，无法通过一种砂轮实现各种参数的导丝的加工，若要满足不同参数的导丝加工，就需根据不同的导丝形状修整砂轮和选择不同的高精度“托板”，这些设备及配件的价格高，这就造成了生产成本较高。

另外，由于是接触式加工，待加工芯丝承受相应的“切削力”，而导丝软端的最小直径在0.10mm，在加工过程中，芯丝易磨断，成品率不高，操作要求高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供以EDM（电火花）+ECM（电化学）的复合加工方式为基础，利用展成加工原理，在特有的工作液中，结合智能控制来实现导丝软端的成型的通用型非接触式导丝芯丝加工设备及其加工方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

通用型非接触式导丝芯丝加工设备，包括

芯丝旋转机构，用于夹持待加工芯丝的两端使其张紧并驱动待加工芯丝自转；

冲淋电解装置，设置于驱动其沿待加工芯丝延伸方向往复移动的平移装置上，其连接工作液供应装置并在移动过程中持续向位于其内腔中的待加工芯丝冲淋工作液，冲淋工作液时，通过电源装置为所述待加工芯丝及冲淋电解装置的工作电极供电以产生电火花使待加工芯丝腐蚀成型 。

优选的，所述的通用型非接触式导丝芯丝加工设备中：所述芯丝旋转机构包括旋转电机，所述旋转电机连接同步旋转轴，所述同步旋转轴的两端设置有间距可调的同步轮，两个所述同步轮分别通过皮带连接传动轮，两个所述传动轮的间距可跟随同步轮的间距调整而变化且它们上分别设置有用于夹持待加工芯丝的一端的夹头。

优选的，所述的通用型非接触式导丝芯丝加工设备中：所述夹头为钻夹头。

优选的，所述的通用型非接触式导丝芯丝加工设备中：所述冲淋电解装置包括具有内腔的冲淋箱，所述冲淋箱具有等高且与所述内腔连通的进口和出口，所述内腔的下部设置有所述工作电极及用于收纳工作液的接液盘，所述工作电极的上方形成有至少覆盖其的工作液喷洒口。

优选的，所述的通用型非接触式导丝芯丝加工设备中：所述待加工芯丝穿过所述冲淋箱时，其与所述工作电极的间隙在5~10mm之间。

优选的，所述的通用型非接触式导丝芯丝加工设备中：所述平移装置为由电机驱动的线性导轨，其滑座连接所述冲淋电解装置。

优选的，所述的通用型非接触式导丝芯丝加工设备中：所述平移装置根据芯丝成品不同区域的直径变速驱动冲淋电解装置移动。

通用型非接触式导丝芯丝加工设备的加工方法，包括如下步骤：

S1，将待加工芯丝的一端固定于芯丝旋转机构上，其另一端穿过冲淋电解装置的通道并固定到芯丝旋转机构上张紧，使待加工芯丝与工作电极保持设定间隙，将待加工芯丝及工作电极与电源装置电性连接；

S2，工作液供应装置启动供应工作液，并在工作液的流量及软管内工作液的压力达到工作条件后，根据设定的工作电流和工作电压开启电源装置；

S3，芯丝旋转机构驱动待加工芯丝绕其轴线自转；

S4，平移装置按照设定的速度变速驱动冲淋电解装置从待加工芯丝的一端移动到另一端，移动的过程中通过持续的火花放电实现待加工芯丝的电蚀成型。

优选的，在S1步骤中，待加工芯丝的张紧力为4.5N-5.5N。

优选的，在S2步骤中，所述工作液的流量为35-45L/min，管道内工作液的压力0.1Kg。

优选的，在S2步骤中，所述电源装置的工作电压在10-20V之间，所述电源装置的电流恒定。

优选的，在S3步骤中，待加工芯丝的转速在1150-1300r/min之间。

本发明技术方案的优点主要体现在：

（1）本发明设计精巧，结构简单，通过使待加工芯丝自转并结合冲淋电解装置的直线移动，从而能够有效的通过火花放电对加工芯丝的表面进行电蚀成型，非接触的加工方式，不需要专用的砂轮及托板，因此工装简化，不会造成砂轮的磨损，有利于降低设备成本，同时，解决了传统加工中工件要承受切削力带来的精度问题，可以完成更微细、精度要求更高导丝芯丝的加工，有利于提高加工精度，提高成品率。

（2）采用变速加工的方式，能够加工出各种直径的芯丝，从而可以有效的适应不同规格、形状要求的多维形状的芯丝的加，通用性更佳。

（3）通过工作电极与待加工芯丝的间隙设置以及移动速度和时间的控制，能够有效满足成型的精确性，有利于提高产品质量。

（4）自动化加工，仅需要输入芯丝尺寸要求，自动生成加工工艺参数，不需要因尺寸的变化而改变工装配置，操作简单，设备简化。

（5）低成本化，由于运动方式简单，整个装置成本低，工序简便。

附图说明

图1、图2 是背景技术中现有无心研磨工艺的示意图；

图3是本发明的待加工芯丝及工作电极的位置关系及运动原理图；

图4是本发明的通用型非接触式导丝芯丝加工设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示时所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图对本发明的通用型非接触式导丝芯丝加工设备进行阐述，如附图4所示，其包括芯丝旋转机构100、冲淋电解装置200、平移装置300、工作液供应装置400、电源装置500及与它们连接并控制它们工作的控制装置。

其中，如附图4所示，所述芯丝旋转机构100用于夹持待加工芯丝12的两端使其张紧并驱动芯丝自转，其包括设置于支架（图中未示出）上的旋转电机8，所述旋转电机8连接同步旋转轴2，所述同步旋转轴2的两端设置有间距可调的同步轮1001，所述同步轮1001分别通过皮带1002连接可转动地设置于支架上的传动轮1003，并且两个传动轮1003之间的间距可跟随所述同步轮1001的调整而同步变化，从而可以调整待加工芯丝12的张进度。

具体实现时，例如，如附图4所示，所述旋转电机8通过张紧装置6连接同步旋转轴2，所述张紧装置6插接在一轴承（图中未示出）的内圈中，所述轴承的外圈固定于支架上，所述张紧装置6的外周套装一同步轮1001，与该同步轮1001通过皮带连接的传动轮1003通过轴承（图中未示出）固定于所述支架上，通过所述张紧装置6同步使位于其上的同步轮1001和支架向另一同步轮移动方向移动或反向移动，从而能够调整传动轮1003之间的间距。当然，此处的同步调节结构也可以是已知的其他结构，在此不再赘述。

并且，两个所述传动轮1003相对的端面上分别设置有用于夹持待加工芯丝12的一端的夹头13，所述夹头13优选是钻夹头，当然也可以是其他形式的夹具，如各种气动夹爪等，并且所述芯丝旋转机构100也可以是其他可行的结构，如同步轮、皮带、传动轮的结构改变为齿轮传动的结构等。

如附图4所示，所述冲淋电解装置200设置于所述平移装置300上，并由所述平移装置300驱动沿待加工芯丝12的延伸方向往复移动，其连接所述工作液供应装置400并在移动过程中持续向位于其内腔15中的待加工芯丝12冲淋工作液，冲淋工作液时，通过所述电源装置500为所述待加工芯丝12及冲淋电解装置200的工作电极10供电以产生电火花使待加工芯丝12腐蚀成型 。

具体来看，如附图4所示，所述冲淋电解装置200包括具有内腔15的冲淋箱11，所述冲淋箱11具有等高且与所述内腔15连通的进口17和出口18，并且进口17和出口18均延伸一定的长度，从而避免喷淋工作液时，工作液溅射到冲淋箱11外部造成污染，且进口17和出口18处均设置有导向器（图中未示出），工作时，待加工芯丝12从进口17穿入并经过内腔15从出口18穿出，并且，所述待加工芯丝12穿过所述冲淋箱11时，控制其与所述工作电极10的间隙在5~10mm，所述工作电极10设置于所述内腔15的下部，其为长方体形状，所述工作电极10的上方形成有至少覆盖其的工作液喷洒口9，并且，所述工作液喷洒口位于待加工芯丝12的上方，在所述内腔15的底部还设置有用于收纳工作液的接液盘19。

如附图4所示，所述平移装置300为由电机7驱动的线性导轨3，其滑座4连接所述冲淋电解装置200，所述平移装置300根据芯丝成品不同区域的直径变速驱动冲淋电解装置200移动，当然所述平移装置300也可以是其他可行的结构，例如电机+丝杠的构成的电缸结构，或是油缸或行程可调气缸构等能够驱动所述冲淋电解装置200沿直线移动的设备，或是导轨+滑块的滑动结构与油缸或行程可调气缸构成的结构等。

如附图4所示，所述工作液供应装置400包括工作液箱16、抽液泵14及软管5，所述软管5的一端连接所述抽液泵14的出液口，其另一端连接所述冲淋电解装置200的进液口，从而通过所述抽液泵14将所述工作液箱中的工作液抽出并经软管5输送到所述喷淋电解装置200中进行喷洒，并且在所述软管5或喷淋电解装置200中还设置有用于测量工作液流量和工作液压力的流量传感器和压力传感器，它们均连接所述控制装置，从而可以确保工作液输出正常后再启动电源装置进行供电。

所述电源装置500可以是各种可行的脉冲电源，此处为已知技术，在此不再赘述，具体连接时，如附图4所示，所述电源装置500的正极连接两个使所述传动轮1003转动的轴承的内圈上，所述电源装置500的负极接在所述工作电极10。

所述控制装置可以是PLC、控制电脑（图中未示出）等，其至少包括液晶显示器、操作面板及与它们连接的控制板，所述液晶显示器至少用于进行设备运行状态及控制界面的显示，所述操作面板用于进行各种控制指令，如启停、加工参数等的输入，当然所述控制装置也可以是触控屏和控制板的结构。

采用上述通用性非接触式导丝芯丝的加工设备进行加工时，结合附图3、附图4来看，其过程如下：

S1，将待加工芯丝12的一端固定于芯丝旋转机构的一个夹头13中，将其另一端从所述冲淋箱的进口出入、从出口穿出，并固定到芯丝旋转机构的另一个夹头13中，调整两个夹头13之间的间距并通过两个夹头13使待加工芯丝12实现张紧，并使待加工芯丝12的张紧力为4.5N-5.5N，从而使待加工芯丝12保持笔直的状态，以保证加工精度。

另外，在通过钻夹头将待加工芯丝12固定锁定时要用钻夹头钥匙固定，不可用手拧紧，并且，锁紧时一定要控制待加工芯丝12固定在钻夹头的中心，不可偏离，从而能够有效的保证加工精度，此时，待加工芯丝12与工作电极10保持5~10mm的间隙，接着将待加工芯丝12及工作电极10分别与电源装置500电性连接。

按照已经调试验证过的工艺表单中的参数通过操作面板设置具体的加工参数，需设置的参数有电压、电流和各加工分段的移动速度、加工时间等。

S2，启动所述工作液供应装置400中的抽液泵14将工作液抽入到所述冲淋电解装置200，通过压力传感器及流量传感器测得工作液的流量及软管内工作液的压力达到工作条件后，根据设定的工作电流和工作电压开启电源装置；此处，优选所述工作液的流量为35-45L/min，软管内工作液的压力达到0.1Kg时，启动电源装置，并控制所述电源装置500的工作电压在10-20V之间，优选为10V，并使所述电源装置500的电流恒定，电源装置启动后，控制设备自动控制后续加工过程。

S3，所述芯丝旋转机构200中的旋转电机8启动，从而带动同步旋转轴2转动，所述同步旋转轴2又带动两个同步轮1001转动，所述同步轮1001又通过皮带1002驱动传动轮1003转动，进而两个夹头13驱动待加工芯丝12绕其轴线自转，并且控制待加工芯丝12的转动速度在1150-1300r/min之间，进一步优选为1200r/min。

S4，所述平移装置300的电机启动并按照成品芯丝各段直径设定的移动速度和加工时间驱动所述滑座4移动，进而变速驱动冲淋电解装置200整体从待加工芯丝12的一端移动到另一端，移动的过程中，所述冲淋电解装置200持续的向待加工芯丝的局部位置喷洒工作液，从而通过持续的火花放电实现待加工芯丝不同位置、不同直径的电蚀成型。

当加工时间一到，电源装置500自动关闭，听到电源装置500关闭的声音后，人为将抽液泵关闭，至此渐变加工结束。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.通用型非接触式导丝芯丝加工设备，其特征在于：包括

芯丝旋转机构（100），用于夹持待加工芯丝（12）的两端使其张紧并驱动其自转；

冲淋电解装置（200），设置于驱动其沿待加工芯丝（12）延伸方向往复移动的平移装置（300）上，其连接工作液供应装置（400）并在移动过程中持续向位于其内腔（15）中的待加工芯丝（12）冲淋工作液，冲淋工作液时，通过电源装置（500）为所述待加工芯丝（12）及冲淋电解装置（200）的工作电极（10）供电以产生电火花使待加工芯丝（12）腐蚀成型；

所述冲淋电解装置（200）包括具有内腔（15）的冲淋箱（11），所述冲淋箱（11）具有等高且与所述内腔（15）连通的进口（17）和出口（18），所述内腔（15）的下部设置有所述工作电极（10）及用于收纳工作液的接液盘（19），所述工作电极（10）的上方形成有至少覆盖其的工作液喷洒口（9）；

所述待加工芯丝（12）穿过所述冲淋箱（11）时，其与所述工作电极（10）的间隙在5~10mm之间；

所述通用型非接触式导丝芯丝加工设备的加工方法，包括如下步骤：

S1，将待加工芯丝（12）的一端固定于芯丝旋转机构（100）上，其另一端穿过冲淋电解装置（200）的通道并固定到芯丝旋转机构（100）上张紧，使待加工芯丝（12）与工作电极（10）保持设定间隙，将待加工芯丝（12）及工作电极（10）与电源装置（500）电性连接；

S2，工作液供应装置（400）启动供应工作液，并在工作液的流量及软管内工作液的压力达到工作条件后，根据设定的工作电流和工作电压开启电源装置；

S3，芯丝旋转机构（100）驱动待加工芯丝(12)绕其轴线自转；

S4，平移装置（300）按照设定的速度变速驱动冲淋电解装置（200）从待加工芯丝（12）的一端移动到另一端，移动的过程中通过持续的火花放电实现待加工芯丝的电蚀成型；

在S1步骤中，待加工芯丝的张紧力为4.5N-5.5N；

在S2步骤中，所述工作液的流量为35-45L/min，管道内工作液的压力0.1Kg，所述电源装置的工作电压为10-20V，所述电源装置的电流恒定；

在S3步骤中，待加工芯丝的转速在1150-1300r/min之间。

2.根据权利要求1所述的通用型非接触式导丝芯丝加工设备，其特征在于：所述芯丝旋转机构（100）包括旋转电机（8），所述旋转电机（8）连接同步旋转轴（2），所述同步旋转轴（2）的两端设置有间距可调的同步轮，两个所述同步轮分别通过皮带连接传动轮，两个所述传动轮的间距可跟随同步轮的间距调整而变化且它们上分别设置有用于夹持待加工芯丝（12）的一端的夹头（13）。

3.根据权利要求1所述的通用型非接触式导丝芯丝加工设备，其特征在于：所述平移装置（300）为由电机（7）驱动的线性导轨（3），其滑座（4）连接所述冲淋电解装置（200）。

4.根据权利要求1-3任一所述的通用型非接触式导丝芯丝加工设备，其特征在于：所述平移装置（300）根据芯丝成品不同区域的直径变速驱动冲淋电解装置（200）移动。