CN111922648A - 一种可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，包括以下步骤：(1)使用钻头对所述镁合金圆棒件进行内轮廓钻孔加工，钻孔开粗，去除残料；(2)使用第一平底刀对所述镁合金圆棒件进行内轮廓加工，走刀方式为轮廓切割，将内轮廓加工至设计尺寸；(3)使用第二平底刀对所述镁合金圆棒件进行外轮廓加工，将外轮廓加工至设计尺寸；(4)使用第三平底刀将所述镁合金圆棒件切割成为圆筒状毛坯；(5)使用锥度平底刀进行五轴曲线加工，加工心血管支架上的镂空，得到可降解镁合金心血管支架的工件；(6)对所述工件进行超声清洗的后处理，去除加工表面缺陷，最终制得可降解镁合金心血管支架。本发明提高了镁合金心血管支架的加工精度。

Description

一种可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法
技术领域
本发明涉及心血管支架技术领域，特别是涉及一种可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法。
背景技术
当今社会心血管疾病对人类社会威胁越来越大，对心血管疾病治疗方案的研究也愈发重要。心血管支架植入技术是治疗心血管疾病的有效手段。目前心血管支架的主要类别有可降解聚合物支架与金属支架。可降解聚合物支架柔顺性好，但是存在力学性能差、降解过程中产生热效应、对X射线显影能力差等一些问题，特别是其机械性能较差，与同样尺寸的金属支架相比，径向支撑力不足，要达到相同的径向支撑力，支架厚度远大于金属支架。传统的金属心血管支架的材料多为不锈钢、钛以及镍钛合金，它们可以满足大部分机械要求，但是缺乏所需的生物相容性和生物降解性。镁在解决相关问题方面很有前景。镁合金在人体内具有可降解、好的生物相容性，同时接近人骨的力学特性等特点。但是由于镁的密排六方晶体结构特性，变形加工性能受到很大限制，导致心血管支架用镁合金薄壁细管加工困难、效率低、生产成本高，极大地限制了镁合金支架在心血管治疗领域的应用。
现阶段镁合金心血管支架的加工方法主要是激光加工和3d打印方法。激光加工方法的设备昂贵，维护费用也很高，在进行小批量加工时，去除效率低，加工成本高，单位时间内耗能严重，同时在加工过程中会产生有毒的金属蒸汽，存在热影响区和表面质量不足等不可避免的问题，需要采取繁琐的后处理，这些都增大了血管支架的生产成本，造成血管支架昂贵。3d打印在加工心血管支架时，加工精度存在很大不足，无法稳定的满足实际使用需要。此外，还有金属丝编织、熔融沉积成型、热致相分离、自组装等方法，其中金属丝编织、熔融沉积成型、热致相分离等方法的加工精度较差，加工出的支架尺寸精度不足，表面质量差，支架的性能不可控；自组装方法工艺繁琐，成本很高，生产效率低。因此需要一种加工精度高，成本低，工艺简单的可降解镁合金心血管支架加工方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高镁合金心血管支架的加工精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，包括以下步骤：
(1)使用五轴加工中心中的钻头对所述镁合金圆棒件进行内轮廓钻孔加工，钻孔开粗，去除残料；
(2)使用五轴加工中心中的第一平底刀对所述镁合金圆棒件进行内轮廓加工，走刀方式为轮廓切割，将内轮廓加工至设计尺寸，方便后续加工步骤的装夹；
(3)使用五轴加工中心中的第二平底刀对所述镁合金圆棒件进行外轮廓加工，走刀方式为轮廓切割，将外轮廓加工至设计尺寸；
(4)使用五轴加工中心中的第三平底刀将所述镁合金圆棒件切割成为圆筒状毛坯，走刀方式为单线切割；
(5)使用五轴加工中心中的锥度平底刀进行五轴曲线加工，加工心血管支架上的镂空，得到可降解镁合金心血管支架的工件；
(6)对所述工件进行超声清洗的后处理，去除加工表面缺陷，最终制得尺寸精度高、壁厚均匀、表面质量好且内外表面光滑的可降解镁合金心血管支架。
优选的，在步骤(1)-(4)中分别利用三爪卡盘装夹镁合金圆棒件；步骤(5)中对所述镁合金圆棒件进行双顶针芯轴装夹，并在装夹前对两个顶针芯轴的外表面分别镀蜡。
优选的，所述镁合金圆棒件的组分质量比为3.7-4.3％的钇、0.4-1.0％的锆、0-1.9％的钆、2.0-2.5％的钕、≤0.01％的铁、≤0.005％的镍、≤0.02％的铜，余量为镁；所述镁合金圆棒件的直径为1.5mm。
优选的，步骤(1)中所述钻头的直径为1.2mm，进给速度为400mm/min，主轴转速为8000rpm，路径间距为0.1mm，加工余量为0.2mm。
优选的，步骤(2)中所述第一平底刀的直径为1mm，进给速度为1000mm/min，主轴转速为16000rpm，路径间距为0.05mm，加工余量为0。
优选的，步骤(3)中所述第二平底刀的直径为4mm，进给速度为1000mm/min，主轴转速为12000rpm，路径间距为0.05mm，加工余量为0。
优选的，步骤(4)中所述第三平底刀的直径为2mm，进给速度为1000mm/min，主轴转速为15000rpm，路径间距为0.05mm，加工余量为0，所述圆筒状毛坯的内径为1.5mm，壁厚为0.1mm。
优选的，步骤(5)中所述锥度平底刀的规格为20°/0.1，进给速度300mm/min，主轴转速50000rpm，加工余量为0，所述可降解镁合金心血管支架的内径为0.5mm，壁厚为0.1mm。
优选的，在步骤(1)-(5)中均利用吹风装置不断对工件加工处进行吹气除渣，以吹去加工过程中产生的切屑，避免切屑粘连在加工表面。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法提高了镁合金心血管支架的加工精度，工艺简单，且降低了镁合金心血管支架的生产成本。本发明的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法使用五轴加工中心加工心血管支架，原材料为棒件，先钻孔，再加工内外轮廓，然后用单线切割得到圆筒状毛坯，最后使用五轴曲线加工的方式加工支架上的镂空部分，得到成型支架；在五轴曲线加工步骤，采用双顶针芯轴装夹方式，并在芯轴表面镀一层蜡，既可以使工件在加工过程中不发生变形，也可以防止刀具加工时接触芯轴表面发生断刀；在加工过程中进行吹气除渣，加工完成后对支架进行超声清洗的后处理，提高支架的表面质量。本发明可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法在加工过程中不需要使用切削液，能够减少资源消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法中双顶针芯轴装夹的结构示意图；
其中：1、心血管支架；2、第一顶针芯轴；3、第二顶针芯轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高镁合金心血管支架的加工精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示：本实施例提供了一种可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用五轴加工中心中的钻头对镁合金圆棒件进行内轮廓钻孔加工，钻孔开粗，去除残料，并且方便排出碎屑，后续加工不容易发生断刀；钻头的直径为1.2mm，进给速度为400mm/min，主轴转速为8000rpm，路径间距为0.1mm，加工余量为0.2mm。
(2)使用五轴加工中心中的第一平底刀对镁合金圆棒件进行内轮廓加工，走刀方式为轮廓切割，将内轮廓加工至设计尺寸，方便后续加工步骤的装夹；第一平底刀的直径为1mm，进给速度为1000mm/min，主轴转速为16000rpm，路径间距为0.05mm，加工余量为0。
(3)使用五轴加工中心中的第二平底刀对镁合金圆棒件进行外轮廓加工，走刀方式为轮廓切割，将外轮廓加工至设计尺寸；第二平底刀的直径为4mm，进给速度为1000mm/min，主轴转速为12000rpm，路径间距为0.05mm，加工余量为0。
(4)使用五轴加工中心中的第三平底刀将镁合金圆棒件切割成为圆筒状毛坯，走刀方式为单线切割，以上步骤的装夹方式均为三抓卡盘装夹；第三平底刀的直径为2mm，进给速度为1000mm/min，主轴转速为15000rpm，路径间距为0.05mm，加工余量为0，圆筒状毛坯的内径为1.5mm，壁厚为0.1mm。
(5)使用五轴加工中心中的锥度平底刀进行五轴曲线加工，加工心血管支架1上的镂空，得到可降解镁合金心血管支架1的工件；锥度平底刀的规格为20°/0.1，进给速度为300mm/min，主轴转速为50000rpm，加工余量为0，可降解镁合金心血管支架1的内径为0.5mm，壁厚为0.1mm。
(6)对工件进行超声清洗的后处理，去除加工表面缺陷，最终制得尺寸精度高、壁厚均匀、表面质量好且内外表面光滑的可降解镁合金心血管支架1。
在步骤(1)-(4)中分别利用三爪卡盘装夹镁合金圆棒件；步骤(5)中对镁合金圆棒件进行双顶针芯轴装夹，并在装夹前对第一顶针芯轴2的外表面和第二顶针芯轴3的外表面分别镀蜡，由于支架的壁厚很小，在加工时容易发生形变影响加工精度，芯轴外表面镀上一层蜡表面，可以起到保持支架直径，减少加工过程中的变形的作用，同时防止刀具在加工时接触到芯轴表面导致断刀。
镁合金圆棒件的组分质量比为3.7-4.3％的钇、0.4-1.0％的锆、0-1.9％的钆、2.0-2.5％的钕、≤0.01％的铁、≤0.005％的镍、≤0.02％的铜，余量为镁；镁合金圆棒件的直径为1.5mm。
在步骤(1)-(5)中均利用吹风装置不断对工件加工处进行吹气除渣，以吹去加工过程中产生的切屑，避免切屑粘连在加工表面。
本实施例可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法直接使用镁合金棒材进行加工，不需要将其进行过多的处理，提高了原材料生产效率，降低了前期的生产成本；使用五轴数控车床加工镁合金心血管支架1，降低了设备成本与生产能耗，进行小批量加工时效率更高；通过双顶针芯轴装夹方式，支架在精雕加工时发生的变形很小，加工精度高；采用吹气除渣和超声清洗的方式，消除了切屑粘连和毛刺等加工缺陷，提高了加工表面精度，得到的支架内外表面光滑。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用五轴加工中心中的钻头对所述镁合金圆棒件进行内轮廓钻孔加工，钻孔开粗，去除残料；
(2)使用五轴加工中心中的第一平底刀对所述镁合金圆棒件进行内轮廓加工，走刀方式为轮廓切割，将内轮廓加工至设计尺寸，方便后续加工步骤的装夹；
(3)使用五轴加工中心中的第二平底刀对所述镁合金圆棒件进行外轮廓加工，走刀方式为轮廓切割，将外轮廓加工至设计尺寸；
(4)使用五轴加工中心中的第三平底刀将所述镁合金圆棒件切割成为圆筒状毛坯，走刀方式为单线切割；
(5)使用五轴加工中心中的锥度平底刀进行五轴曲线加工，加工心血管支架上的镂空，得到可降解镁合金心血管支架的工件；
(6)对所述工件进行超声清洗的后处理，去除加工表面缺陷，最终制得尺寸精度高、壁厚均匀、表面质量好且内外表面光滑的可降解镁合金心血管支架。
2.根据权利要求1所述的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于：在步骤(1)-(4)中分别利用三爪卡盘装夹镁合金圆棒件；步骤(5)中对所述镁合金圆棒件进行双顶针芯轴装夹，并在装夹前对两个顶针芯轴的外表面分别镀蜡。
3.根据权利要求1所述的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于：所述镁合金圆棒件的组分质量比为3.7-4.3％的钇、0.4-1.0％的锆、0-1.9％的钆、2.0-2.5％的钕、≤0.01％的铁、≤0.005％的镍、≤0.02％的铜，余量为镁；所述镁合金圆棒件的直径为1.5mm。
4.根据权利要求3所述的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于：步骤(1)中所述钻头的直径为1.2mm，进给速度为400mm/min，主轴转速为8000rpm，路径间距为0.1mm，加工余量为0.2mm。
5.根据权利要求3所述的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于：步骤(2)中所述第一平底刀的直径为1mm，进给速度为1000mm/min，主轴转速为16000rpm，路径间距为0.05mm，加工余量为0。
6.根据权利要求3所述的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于：步骤(3)中所述第二平底刀的直径为4mm，进给速度为1000mm/min，主轴转速为12000rpm，路径间距为0.05mm，加工余量为0。
7.根据权利要求3所述的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于：步骤(4)中所述第三平底刀的直径为2mm，进给速度为71000mm/min，主轴转速为15000rpm，路径间距为0.05mm，加工余量为0，所述圆筒状毛坯的内径为1.5mm，壁厚为0.1mm。
8.根据权利要求3所述的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于：步骤(5)中所述锥度平底刀的规格为20°/0.1，进给速度为300mm/min，主轴转速为50000rpm，加工余量为0，所述可降解镁合金心血管支架的内径为0.5mm，壁厚为0.1mm。
9.根据权利要求1所述的可降解镁合金心血管支架的精雕加工方法，其特征在于：在步骤(1)-(5)中均利用吹风装置不断对工件加工处进行吹气除渣，以吹去加工过程中产生的切屑，避免切屑粘连在加工表面。
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